การทดลองที่ 4.3

การทดลองที่ 4.3 (การต่อวงจรตัวต้านทานไวแสงและตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสง)

วัตถุประสงค์

     1. เรียนรู้วิธีการใช้งานตัวต้านทานไวแสง (LDR)

     2. ฝึกต่อวงจรโดยตัวต้านทานไวแสง (LDR) ร่วมกับไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N

     3. ฝึกต่อวงจรโดยตัวต้านทานไวแสง (LDR) เพื่อใช้เป็นฝึกต่อวงจรโดยตัวต้านทานไวแสง (LDR)

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

     1. แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
     2. ไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N 1 ตัว

     3. ตัวต้านทานปรับค่าได้แบบสามขา ขนาด 10kΩ หรือ 20kΩ 1 ตัว
     4. ตัวต้านทานไวแสง 1 ตัว
     5. ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω 1 ตัว
     6. ตัวต้านทาน 4.7kΩ 1 ตัว
     7. ตัวต้านทาน 10kΩ 1 ตัว
     8. ทรานซิสเตอร์ NPN เบอร์ PN2222A 1 ตัว
     9. สายไฟสำหรับต่อวงจร 1 ชุด
     10. มัลติมิเตอร์ 1 เครื่อง

ขั้นตอนและผลการทดลอง 

     1. ใช้มัลติมิเตอร์วัดค่าความต้านทานของตัวต้านทานไวแสง (LDR) ในสภาวะแสงที่แตกต่างกันในสามระดับ (ปริมาณแสงน้อย ปานกลาง และมาก) แล้วจดบันทึกค่าที่วัดได้ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานเมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน

ปริมานแสง	ค่าความต้านทานที่วัดได้
มาก	402.9 Ω
ปานกลาง	2.246 kΩ
น้อย	16.23 kΩ

     2. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.1 แล้ววัดแรงดัน Vx ในสภาวะแสงที่แตกต่างกัน (ปริมาณแสงน้อย ปานกลาง มาก) แล้วจดบันทึกค่าที่วัดได้ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของระดับแรงดันเมื่อปริมาณ
แสงเปลี่ยน

ปริมานแสง	แรงดัน Vx ที่วัดได้
มาก	4.97 V
ปานกลาง	4.21 V
น้อย	2.157 V

     3. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.2 (แบบที่ 1) โดยใช้แรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd
จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ และวัดแรงดัน Vref ที่ได้
สังเกตสถานะติด/ดับของ LED

การออกแบบวงจรด้วยโปรแกรม Fritzing

ค่าความต้านทานของ trimpot โดยประมาน	แรงดัน Vref ที่วัดได้	สถานะไดโอดเปล่งแสง
10 kΩ	0 V	ดับ
7.5 kΩ	0.615 V	ดับ
5 kΩ	2.509 V	ดับ
2.5 kΩ	4.596 V	ติด
0 kΩ	5.155 V	ติด

     4. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.3 (แบบที่ 2) โดยใช้แรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd
จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ และวัดแรงดัน Vref ที่ได้
สังเกตสถานะติด/ดับของ LED

การออกแบบวงจรด้วยโปรแกรม Fritzing

ค่าความต้านทานของ trimpot โดยประมาน	แรงดัน Vref ที่วัดได้	สถานะไดโอดเปล่งแสง
10 kΩ	0.001 V	ติด
7.5 kΩ	0.714 V	ติด
5 kΩ	2.569 V	ดับ
2.5 kΩ	4.429 V	ดับ
0 kΩ	5.157 V	ดับ

 
     5. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.4 (แบบที่ 3) โดยใช้แรงดันไฟเลี้ยง +5V +9V และ Gnd
จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ เพื่อให้ LED “สว่าง”
เมื่อปริมาณแสงน้อย และให้ LED “ไม่ติด” เมื่อปริมาณแสงมาก

การออกแบบวงจรด้วยโปรแกรม Fritzing

     6. เขียนรายงานการทดลอง ซึ่งประกอบด้วยคำอธิบายการทดลองตามขั้นตอน ผังวงจรที่ถูกต้อง
ครบถ้วนตามหลักไฟฟ้า (ให้วาดด้วยโปรแกรม Cadsoft Eagle) รูปถ่ายของการต่อวงจรบน
เบรดบอร์ด และตอบคำถามท้ายการทดลอง

คำถามท้ายการทดลอง

     1. ค่าความต้านทานของ LDR จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน และค่าความ
ต้านทานของ LDR ที่ได้จากการทดลอง จะอยู่ในช่วงใด

ตอบ : เมื่อปริมานแสงมากขึ้น ค่าความต้านทานจะยิ่งน้อยลง ค่าความต้านทานที่วัดได้อยู่ในช่วง
402.9 Ω - 16.23 kΩ
      2. สำหรับวงจรแบบที่ 1 และ 2 แรงดัน Vx จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน
(เปลี่ยนจากปริมาณแสงน้อยเป็นปริมาณแสงมาก)

ตอบ : แรงดันที่จุด Vx จะเพิ่มขึ้น ถ้าความต้านทานของ LDR ลดลง เมื่อได้รับแสงมากขึ้น
     3. สำหรับวงจรแบบที่ 3 การปรับค่าแรงดัน Vref โดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ในวงจร มีผลอย่างไร
ต่อการติดหรือดับของ LED

ตอบ : จากการทดลองพบว่าถ้าเราปรับค่าตัวต้านทานเข้าใกล้ 10 kΩ จะทำให้ Vref เข้าใกล้ 0 V ซึ่งทำให้ ไฟติด แต่ปรับค่าตัวต้านทานมากขึ้น Vref น้อยลง ทำให้สถานะของไฟดับ