การทดลองที่ 4.3 การต่อวงจรตัวต้านทานไวแสงและตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสง

วัตถุประสงค์

1. ฝึกต่อวงจรโดยตัวต้านทานไวแสง (LDR) ร่วมกับไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N และใช้เป็น
อุปกรณ์ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงปริมาณแสง

รายการอุปกรณ์

- แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด)        1 อัน
- ไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N              1 ตัว
- ตัวต้านทานปรับค่าได้แบบสามขา ขนาด 10kΩ หรือ 20kΩ            1 ตัว
- ตัวต้านทานไวแสง               1 ตัว
- ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω               1 ตัว
- ตัวต้านทาน 4.7kΩ                 1 ตัว
- ตัวต้านทาน 10kΩ                   1 ตัว
- ทรานซิสเตอร์ NPN เบอร์ PN2222A                    1 ตัว
- สายไฟสำหรับต่อวงจร                     1 ชุด
- มัลติมิเตอร์                    1 เครื่อง

ขั้นตอนการทดลอง

1. ใช้มัลติมิเตอร์วัดค่าความต้านทานของตัวต้านทานไวแสง (LDR) ในสภาวะแสงที่แตกต่างกันในสาม
ระดับ (ปริมาณแสงน้อย ปานกลาง และมาก) แล้วจดบันทึกค่าที่วัดได้ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของค่า
ความต้านทานเมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน
2. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.1 แล้ววัดแรงดัน Vx ในสภาวะแสงที่แตกต่างกัน (ปริมาณแสง
น้อย ปานกลาง มาก) แล้วจดบันทึกค่าที่วัดได้ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของระดับแรงดันเมื่อปริมาณ
แสงเปลี่ยน

ที่มา : เอกสารประกอบการเรียน Logic Design of Digital System ,ดร. เรวัต  ศิริโภคาภิรมย์

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

ที่มา : เอกสารประกอบการเรียน Logic Design of Digital System ,ดร. เรวัต  ศิริโภคาภิรมย์

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

ที่มา : เอกสารประกอบการเรียน Logic Design of Digital System ,ดร. เรวัต  ศิริโภคาภิรมย์

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

ที่มา : เอกสารประกอบการเรียน Logic Design of Digital System ,ดร. เรวัต  ศิริโภคาภิรมย์

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

ผลการทดลอง

แสงปานกลาง มีค่าความต้านทาน 1.955 kΩ

แสงน้อย มีค่าความต้านทาน 36.9 kΩ

แสงมาก มีค่าความต้านทาน 429.5 kΩ

สรุป  ปริมาณแสงที่รับของ LDR มีผลคือ เมื่อได้รับแสงมากจะให้ความต้านทานมาก แต่ถ้าได้รับแสงน้อย ค่าความต้านทานก็จะน้อยลง

วงจร 4.3.1

แสงปานกลาง    Vref =  4.141 V

แสงน้อย   Vref =  1.155 V

แสงมาก    Vref =  4.912 V

 สรุป  ปริมาณแสงที่รับของ LDR มีผลคือ เมื่อได้รับแสงมากจะทำให้แรงดันมาก แต่ถ้าได้รับแสงน้อย แรงดันก็จะน้อยลง

วงจร 4.3.2 แบบที่ 1

วงจร 4.3.3 แบบที่  2

วงจร 4.3.4

คำถามท้ายการทดลอง

1. ค่าความต้านทานของ LDR จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน และค่าความ

ต้านทานของ LDR ที่ได้จากการทดลอง จะอยู่ในช่วงใด
- ค่าความต้านทานของ LDR จะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาณแสงมากขึ้น จากการทดลอง คือช่วง 1.955 kΩ -492.5 kΩ

2. สำหรับวงจรแบบที่ 1 และ 2 แรงดัน Vx จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน

(เปลี่ยนจากปริมาณแสงน้อยเป็นปริมาณแสงมาก)
-  วงจรแบบที่ 1 เมื่อ LDR รับแสงมากขึ้น  >> จะทำให้ค่า Vx มากขึ้น
    วงจรแบบที่ 2 เมื่อ LDR รับแสงมากขึ้น  >> จะทำให้ค่า Vx น้อยลง

3. สำหรับวงจรแบบที่ 3 การปรับค่าแรงดัน Vref โดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ในวงจร มีผลอย่างไร

ต่อการติดหรือดับของ LED
-  เมื่อปรับค่า Vref  ให้น้อยลงจะทำให้ LED ติด