วงจรไฟกระพริบ แบบละเอียด

วงจรไฟกระพริบ เป็นวงจรแรกเลยที่ได้รู้จักเมื่อเข้าไปเรียนในสาขาวิชาอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งรู้จักของผมเนี่ยไม่ได้รู้ทะลุ ปรุโปร่ง เพียงแต่ต่อเป็นประกอบวงจรให้ติดใช้งานได้ เพียงแค่นั้น

       จนมาวันนี้ผมก็เกิดอยากคลายความสงสัย ว่าเอ้มันทำงานยังไง กำหนดเวลาที่จะให้ไฟกระพริบยังไง ค่าอุปกรณ์แต่ละตัวมายังไง ทำไมต้องค่าเท่านั้นเท่านี้

สิ่งที่จะได้รู้จากบทความนี้

- สามารถกำหนดช่วงเวลาในการกระพริบ ของหลอด LED ได้

- สามารถคำนวณหาค่า การไบอัสให้ทรานซิสเตอร์ได้

- รู้จักการเลือกใช้ทรานซิสเตอร์ ว่าควรใช้ชนิดไหน หรือ ขนาดอะไรยังไงได้

- สามารถคำนวณและเปลี่ยนแปลงค่าอุปกรณ์ได้ ดั่งใจ

- สามารถพูดได้เลยว่า “วงจรนี้เรารู้จักและเข้าใจ” ได้อย่างเต็มปาก ผมก็จะสอนแบบที่ผมคิดว่าเพื่อนๆจะสามารถเข้าใจได้ง่ายนะครับ จะใช้เป็นภาษาแบบง่ายๆ ^^

วงจร

หาค่า Rc1, Rc2 ให้กับ LED

ก่อนอื่นเราจะมาหา ค่าความต้านทานให้กับหลอดไฟ LED ของเรากันก่อนครับ
สิ่งที่เรารู้ก็คือ

Vcc [แรงดันแหล่งจ่ายไฟเข้า] = 12V.

แรงดันที่ทำให้ LED ทำงานคือ 3V. 

Iled [กระแสที่ LED ต้องการ] = 20mA หรือ 0.02A 

โดยสิ่งที่เราต้องการหาคือ Rc1 =? และ Rc2 = ?

นำ 

Vcc - Vled[แรงดันที่ led เริ่มทำงาน] = 12V - 3V

V = 9V

หาค่าความต้านทานที่ใช้โดย R = V/I

R = V/I

R = 9 / 0.02A

ดังนั้น Rc1,Rc2 = 450Ω

แต่ความต้านทาน ค่า 450Ω นั้นถ้าเกิดไฟไม่นิ่งหรือกระเพิ่มอาจทำให้หลอด LED ขาดได้จึงควรเลือกใช้ค่ามากกว่านี้หน่อย เช่น 470Ω หรือ 500Ω ครับ (เพราะค่าที่คำนวณคือค่าที่แป๊ะมากๆ ไม่ได้เผื่อไว้)

การเลือกใช้ ทรานซิสเตอร์

ในที่นี้ผมเลือกใช้ ทรานซิสเตอร์เบอร์ BC547 เนื่องจาก เป็นทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และวงจรก็ออกแบบมาสำหรับทรานซิสเตอร์ชนิดนี้ โดยมีการจัดไบอัสไฟบวกผ่าน Rb1, Rb2 ต่อเข้ากับขา B(base) ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด P ก็คือการไบอัสตรงนั่นเอง

ภาพด้านบนคือการต่อวงจร ไบอัสตรง ให้กับ ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN

โดย การนำทรานซิสเตอร์ BC547 ไปใช้นั้นต้องมีการไบอัส โดยใช้ ตัวต้านทราน Rb1,Rb2 ทำหน้าที่ในการจำกัด กระแสโดย คุณสมบัติหรือความต้อง การของทรานซิสเตอร์แต่ละเบอร์ ไม่เหมือนกัน ดังนั้นเราจึงต้องใช้ข้อมูล จำเพาะของทรานซิสเตอร์แต่ละ เบอร์หรือเรียกว่า DataSheet สามารถพิมพ์หาได้ตาม Google ไม่ยากครับ ก็เพียงแค่พิมพ์เบอร์ จากนั้นตามด้วย Datasheet เช่น BC547 Datasheet เป็นต้น

ข้อมูลของ BC547 ที่จะนำค่ามาคำนวณมีดังนี้

β หรือ hfe(อัตราขยาย) = 110-800 

Ic (กระแสสูงสุดที่ขาC) = 100mA หรือ 0.1A

Vbe(แรงดันตกคร่อมระหว่างขา B,E) = 700mV หรือ 0.7V

 หากสงสัยการไบอัสสามารถศึกษาได้ที่ > ทรานซิสเตอร์ เบื้องต้น

หาค่า Rb1,Rb2 ไบอัสให้ ทรานซิสเตอร์

หา Ib

จากสูตร Ic = Ib x β

ดังนั้น Ib = Ic / β

Ib = 0.1A / 200 = 0.0005A หรือ 0.5mA

หา Rb

Rb = (Vb - Vbe) / Ib

Vb = แรงดันไฟเข้า แหล่งจ่าย = 12V

Vbe = แรงดันตกคร่อมขา B, E = 0.7V

ดังนั้น Rb = (12V - 0.7) / 0.0005A

Rb = 22,600Ω , 22.6k.Ω

กำหนดระยะเวลาการกระพริบ C1,C2

จากสูตร

T = R x C

T = เวลาหน่วยเป็น (วินาที)

R = ความต้านทาน Rb

C = ค่าความจุของตัวเก็บประจุ C1, C2

ดังนั้น

C1, C2 = T / R

= 1 วินาที / 22.6k.Ω

C1, C2 = 44.25uF

สรุป

Vcc = 12V

Rc1, Rc2 = 450Ω

Rb1, Rb2 = 22.6kΩ

C1, C2 = 44.25uF

ความเร็วในการกระพริบ คือ 1วินาที

ก็หวังว่าบทความนี้ จะไขความสงสัยให้กับเพื่อนๆได้ไม่มากก็น้อยนะครับ

ขอบคุณครับ