Скачать презентацию Electronics for Analytical Instrument Assoc Prof Dr Jaroon Скачать презентацию Electronics for Analytical Instrument Assoc Prof Dr Jaroon

4ba09dbf4ecb1e61fe70848f43b22b07.ppt

  • Количество слайдов: 66

Electronics for Analytical Instrument Assoc. Prof. Dr. Jaroon Jakmunee Department of Chemistry, Faculty of Electronics for Analytical Instrument Assoc. Prof. Dr. Jaroon Jakmunee Department of Chemistry, Faculty of Science, Chiang Mai University E-mail: jakmunee@gmail. com 7 November 2011

เนอหา • • • ทำความเขาใจไฟฟา และอเลกทรอนกส คาทางไฟฟาและวธการวด หลกการของเครองมอวเคราะหทางเคม อปกรณอเลกทรอนกสตางๆ วงจรอเลกทรอนกสอยางงาย 2 เนอหา • • • ทำความเขาใจไฟฟา และอเลกทรอนกส คาทางไฟฟาและวธการวด หลกการของเครองมอวเคราะหทางเคม อปกรณอเลกทรอนกสตางๆ วงจรอเลกทรอนกสอยางงาย 2

Electricity and Electrical Properties 3 Electricity and Electrical Properties 3

ไฟฟาคออะไร • ไฟฟาสถต • ไฟฟากระแส – กระแสตรง – กระแสสลบ • การผลตไฟฟา หลกการททำให เกดไฟฟาขน – ไฟฟาคออะไร • ไฟฟาสถต • ไฟฟากระแส – กระแสตรง – กระแสสลบ • การผลตไฟฟา หลกการททำให เกดไฟฟาขน – การเหนยวนำแมเ หลกไฟฟา – เซลลไฟฟาเคม – โฟโตอเลกทรก – เทอโมอเลกทรก – เพยโซอเลกทรก 4

ความเกยวของระหวางไฟฟาก บเคม • อนภาคมลฐาน ของอะตอม – โปรตอน – นวตรอน – อเลกตรอน • โครงสรางของอ ะตอม ความเกยวของระหวางไฟฟาก บเคม • อนภาคมลฐาน ของอะตอม – โปรตอน – นวตรอน – อเลกตรอน • โครงสรางของอ ะตอม – อะตอมเปนกลา ง – ไอออน- / + 5

Electronics • เกยวกบการควบคมการไหลของอเลกตรอ น หรอไฟฟา ใหเปนไปในรปแบบทตองการ เพอนำพลงงานไฟฟามาใชประโยชนได อยางเหมาะสม • โดยการควบคมสามารถทำไดโดยใชอปกร ณอเลกทรอนกสชนดตางๆ นำมาตอเขาเปนเสนทาง หรอวงจรอเลกทรอนกส 6 Electronics • เกยวกบการควบคมการไหลของอเลกตรอ น หรอไฟฟา ใหเปนไปในรปแบบทตองการ เพอนำพลงงานไฟฟามาใชประโยชนได อยางเหมาะสม • โดยการควบคมสามารถทำไดโดยใชอปกร ณอเลกทรอนกสชนดตางๆ นำมาตอเขาเปนเสนทาง หรอวงจรอเลกทรอนกส 6

ภาพรวมเกยวกบไฟฟาและคาท างไฟฟาตางๆ สนามไฟฟา ศกยไฟฟา กระแสไฟฟา พลงงานไฟฟา ความตานทาน ประจและปรม าณไฟฟา • ความจไฟฟา + การเกบประจ • ภาพรวมเกยวกบไฟฟาและคาท างไฟฟาตางๆ สนามไฟฟา ศกยไฟฟา กระแสไฟฟา พลงงานไฟฟา ความตานทาน ประจและปรม าณไฟฟา • ความจไฟฟา + การเกบประจ • • เครองใชไฟฟ า - การเปลยนพลง 7

สนามไฟฟา vs สนามโนมถวง 220 V )electrical potential = volt = J/C) I = coulomb/s สนามไฟฟา vs สนามโนมถวง 220 V )electrical potential = volt = J/C) I = coulomb/s PE = mgh heat E = q. V (J) P = IV (J/s) h Release energy 0 V 8

ความตางศกยไฟฟา • บงบอกถงความแ รงของสนามไฟฟา • แรงจากสนามฟาท กระทำตอประ จ • พลงงานทสะสม อยในประจแตก ตางกน • V ความตางศกยไฟฟา • บงบอกถงความแ รงของสนามไฟฟา • แรงจากสนามฟาท กระทำตอประ จ • พลงงานทสะสม อยในประจแตก ตางกน • V = J/C ตองใช พลงงาน 1 จล ในการเคลอนประจขนาด 1 คลอมบระหวาง 2 จดใด ๆ ในสนามไฟฟา ทมความตางศกยเทาก ประจบวก 1 บ 1 โวลต คลอมบจะคายพลงงานศกย ออกมา 1 จล 9 เมอเคลอนยายจากจดท

กระแสไฟฟา • ปรมาณประจไ ฟฟาทไหลผ • I = C / s = A านจดใดๆ ใน กระแสไฟฟา • ปรมาณประจไ ฟฟาทไหลผ • I = C / s = A านจดใดๆ ใน 1 วนาท • สมพนธกบ อตราการเกด ปฏกรยาของ สารเคม I = d. C/dt (ปรมาณประจ /เวลา) = d[Al 3+]/dt = Al(s) Al 3+ 10 + 3 e-

กระแสตรง และ กระแสสลบ • ทศทางการไหล ของกระแส – แมนำ – ทะเล • ความถไฟฟา Wave form กระแสตรง และ กระแสสลบ • ทศทางการไหล ของกระแส – แมนำ – ทะเล • ความถไฟฟา Wave form 11

พลงงานและกำลงไฟฟา • E = พลงงานศกยไ ฟฟาทคายออก มาจากประจเม อประจเคลอนท ในสนามไฟฟา • P = อตราพลงงานไฟ ฟา พลงงานและกำลงไฟฟา • E = พลงงานศกยไ ฟฟาทคายออก มาจากประจเม อประจเคลอนท ในสนามไฟฟา • P = อตราพลงงานไฟ ฟา /วนาท คอกำลงไฟฟา • บอกถงความแรงห รอกำลงงานขอ • • V = J / C I = C / s E = q. V = J P = IV = J/s = W ความอนตรายของไฟฟา 12

ความตานทานไฟฟา vs ความนำไฟฟา • กฎของโอหม • ความตานทานไฟฟาเ ปนสมบตของวสด ตวกลาง – ตวนำ – กงตวนำ – ความตานทานไฟฟา vs ความนำไฟฟา • กฎของโอหม • ความตานทานไฟฟาเ ปนสมบตของวสด ตวกลาง – ตวนำ – กงตวนำ – ฉนวน • ความตานทานขนอ ยกบ • R = V/I • V = IR ของแขงความนำไฟฟาเ กดจากการเคลอนทข องอนภาคทมประจ นนคอ อเลกตรอน ความนำไฟฟาในสารละลา – ความยาวหรอระยะทาง ยเกดจากการเคลอนท ของไอออน – พนทหนาตด 13

ประจไฟฟา และ การเกบประจ • ประจไฟฟาในว สดของแขงคอ อเลกตรอน (ประจลบ ) และ Hole (ประจบวก ( • ประจไฟฟา และ การเกบประจ • ประจไฟฟาในว สดของแขงคอ อเลกตรอน (ประจลบ ) และ Hole (ประจบวก ( • ในโลหะจะมอเล กตรอนอสระ (ไมอยประจำ ทอะตอมใดอะตอ มหนง ) โลหะจงนำไฟฟ าไดด • ในอโลหะอเลกต • ในสารละลายประกอ บดวยไอออนบวก และไอออนลบ ซงทำหนาท นำไฟฟา • ไมมอเลกตรอ นอสระในสารละลา ย • ประจสามารถถก เกบไวบนตวน ำได 14

ตวเกบประจ • ตวเกบประจ ประกอบดวยแผนตวนำวางขนานกน ซงสามารถเกบประจ หรอ อเลกตรอนไวได โดยความจ (capacitance, C) ของตวเกบประจ (หนวยเปน farads หรอ ตวเกบประจ • ตวเกบประจ ประกอบดวยแผนตวนำวางขนานกน ซงสามารถเกบประจ หรอ อเลกตรอนไวได โดยความจ (capacitance, C) ของตวเกบประจ (หนวยเปน farads หรอ coulomb/volt) เปนไปตามสมการ C = Q/V การเปลยนแปลงศกยของขวไฟฟาจะทำใหม กระแสไหลมาประจ หรอคายประจทแผนทงสอง 15

ตวแปรทมผลตอความจของตวเ กบประจ ดวยปจจยทกำหนดคาการเกบประจ ไดแก พนทของแผนเพลต ระยะหางระหวางแผนเพลต และชนดของไดอเลกตรก ดงนนสามารถเขยนสมการความสมพน ธได ดงน โดยท C = คาการเกบประจ ตวแปรทมผลตอความจของตวเ กบประจ ดวยปจจยทกำหนดคาการเกบประจ ไดแก พนทของแผนเพลต ระยะหางระหวางแผนเพลต และชนดของไดอเลกตรก ดงนนสามารถเขยนสมการความสมพน ธได ดงน โดยท C = คาการเกบประจ มหนวยเปน ฟารด (F) 8. 85 x 10 -12 = คาความเพอรมตตวต (Permittivity) มหนวยเปน ฟารด /เมตร (F/m) K = คาคงทไดอเลกตรก K = C/Co A = พนทของแผนเพลต มหนวยเปน ตารางเมตร 2) (m d = ระยะหางระหวางแผนเพลต มหนวยเปน เมตร (m) จากสมการจะเหนวา คาการเกบประจเปนสดสวนโดยตรงกบคาคงทไดอเลกต รก (K) และพนทของแผนเพลต (A) และเปนสดสวนผกผนกบระยะหางระหวางเผนเพลต (d) 16

ภาพรวมเกยวกบไฟฟาและคาท างไฟฟาตางๆ สนามไฟฟา ศกยไฟฟา พลงงานไฟฟา กระแสไฟฟา ความตานทาน ประจและปรม าณไฟฟา • ความจไฟฟา + การเกบประจ • ภาพรวมเกยวกบไฟฟาและคาท างไฟฟาตางๆ สนามไฟฟา ศกยไฟฟา พลงงานไฟฟา กระแสไฟฟา ความตานทาน ประจและปรม าณไฟฟา • ความจไฟฟา + การเกบประจ • • • V = J/C W = J A = C/s P = IV (J/s) R =V/I Etc. 17

การวดคาทางไฟฟา • อาศยหลกการเห นยวนำแมเห ลกไฟฟา • แรงแมเหลกทเกดข นแปรผนโดยตรงกบกระ แสไฟฟาทไหลผานขด 18 การวดคาทางไฟฟา • อาศยหลกการเห นยวนำแมเห ลกไฟฟา • แรงแมเหลกทเกดข นแปรผนโดยตรงกบกระ แสไฟฟาทไหลผานขด 18

มลตมเตอร การปรบมเตอรแบบขดลวดเคลอนทเปนโวลมเตอร 19 มลตมเตอร การปรบมเตอรแบบขดลวดเคลอนทเปนโวลมเตอร 19

ดจตอลมลตมเตอร • อาศยการวดศ กยไฟฟาโดย ใชหลกการ dual slope comparison 20 ดจตอลมลตมเตอร • อาศยการวดศ กยไฟฟาโดย ใชหลกการ dual slope comparison 20

ออสซลโลสโคป • Oscilloscope ใชดรปแบบ ของสญญาณ (waveform) รวมทงการหา ความถและแอ มปลจดของส ญญาณ 21 ออสซลโลสโคป • Oscilloscope ใชดรปแบบ ของสญญาณ (waveform) รวมทงการหา ความถและแอ มปลจดของส ญญาณ 21

Analytical Instrument 22 Analytical Instrument 22

สวนประกอบพนฐานของเครอง มอวเคราะห Excitation source Power supply Sample holder/ Sample Sensor/tran input sducer Actuator / สวนประกอบพนฐานของเครอง มอวเคราะห Excitation source Power supply Sample holder/ Sample Sensor/tran input sducer Actuator / feedback control Signal conditio ner Amplifier Readout/ display/p rinter Analog to digital / Interfac 23 e

สวนประกอบพนฐานของเครอง มอวเคราะห 24 สวนประกอบพนฐานของเครอง มอวเคราะห 24

สวนประกอบพนฐานของเครอง มอวเคราะห 25 สวนประกอบพนฐานของเครอง มอวเคราะห 25

Electronic Components 26 Electronic Components 26

อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ – หมอแปลงไฟฟา • • สายไฟ / ลวดตวนำ สวทซ ฟวส ความตานทาน ตวเกบประจ ขดลวด รเลย • อปกรณสารกงตวน ำ • ไดโอด • ทรานซสเตอร • วงจรรวม – อะนาลอก – ดจตอล 27

แหลงจายไฟฟา (power supply) • แหลงจายไฟฟา เปนอปกรณทสำคญ เครองมอสวนใหญจะใชไฟฟากระแสตร ง ซงอาจไดจากแบตเตอร หรอโดยการแปลงไฟฟากระแสสลบเปนกระแ สตรง • สญลกษณของแหลงจายไฟฟากระแสตรงใ นวงจรไฟฟาเปนดงรป แหลงจายไฟฟา (power supply) • แหลงจายไฟฟา เปนอปกรณทสำคญ เครองมอสวนใหญจะใชไฟฟากระแสตร ง ซงอาจไดจากแบตเตอร หรอโดยการแปลงไฟฟากระแสสลบเปนกระแ สตรง • สญลกษณของแหลงจายไฟฟากระแสตรงใ นวงจรไฟฟาเปนดงรป (a) • และสญลกษณของกระแสสลบเปนดงรป 28 (b)

Battery Dry cell Leclanché cell Voltage: 1. 5 volts Uses: low drain appliances such Battery Dry cell Leclanché cell Voltage: 1. 5 volts Uses: low drain appliances such as radios, torches, liquid crystal calculators, toys Zn Anode: (s) + + 2 Mn. O 2 (s) + 2 e. Cathode: Zn 2+ (aq) + 2 e. Mn 2 O 3 (s) + 2 NH 3 (aq) + H 2 O (l) Zn (s) + 2 NH 4+ (aq) + 2 Mn. O 2 (s) Zn 2+ (aq) + 2 NH 3 (aq) + H 2 O (l) 29

Alkaline cell : Zn, Zn. O|KOH(paste)|Mn. O 2, C • Anode (-): brass rod Alkaline cell : Zn, Zn. O|KOH(paste)|Mn. O 2, C • Anode (-): brass rod in contact with powdered zinc Zn(s) + 2 OH-(aq) -----> Zn. O(s) + H 2 O(l) + 2 e- • Cathode (+): steel case in contact with carbon & Mn. O 2(s) + H 2 O(l) + e- -----> Mn. O(OH) (s) + OH(aq) • Electrolyte: paste of 7 M KOH (alkaline electrolyte) • Voltage: 1 volt • Uses: High current or high total capacity 30 appliances such as electronic photographic flash

Battery Mercury Battery Electrolyte: paste of KOH (alkaline electrolyte) Voltage: 1. 3 volts Uses: Battery Mercury Battery Electrolyte: paste of KOH (alkaline electrolyte) Voltage: 1. 3 volts Uses: watches, pacemakers, hearing aids, Anode: Zn(Hg) + 2 OH- (aq) Zn. O (s) + H 2 O (l) + 2 emicrophones Cathode: Hg. O (s) + H 2 O (l) + 2 e- Hg (l) + 2 OH- (aq) Zn(Hg) + Hg. O (s) Zn. O (s) + Hg (l) 31

Lead storage battery Battery Electrolyte: 4 M H 2 SO 4 Voltage: 2. 1 Lead storage battery Battery Electrolyte: 4 M H 2 SO 4 Voltage: 2. 1 volts per cell (6 cells in series makes up a 12 volt car battery) Uses: motor vehicle batteries To obtain high current output from the battery, the surface area of the electrodes in contact with the electrolyte must be Anode: Pb (s) + SO 2 - (aq) Pb. SO 4 (s) + 2 e 4 large & the plates close together Cathode: Pb. O 2 (s) + 4 H+ (aq) + SO 2 - (aq) + 2 e- Pb. SO 4 (s) + 2 H 2 O (l) 4 2 Pb (s) + Pb. O 2 (s) + 4 H+ (aq) + 2 SO 4 (aq) 2 Pb. SO 4 (s) + 2 H 2 O (l) 32

Battery Solid State Lithium Battery 33 Battery Solid State Lithium Battery 33

Battery fuel cell เปนเซลลไฟฟาเค ม ของปฏกรยาการเ ผาไหม Electrolyte: hot ซงมการเตมร KOH(aq) เอเจนตตลอดเวลาเพ Voltage: ~1 Battery fuel cell เปนเซลลไฟฟาเค ม ของปฏกรยาการเ ผาไหม Electrolyte: hot ซงมการเตมร KOH(aq) เอเจนตตลอดเวลาเพ Voltage: ~1 volt อใหเซลลทำง าน Anode: Cathode: 2 H 2 (g) + 4 OH- (aq) 4 H 2 O (l) + 4 e. O 2 (g) + 2 H 2 O (l) + 4 e- 4 OH- (aq) 2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (l) 34

การตอแบตเตอรเขาดวยกน • การตอแบบอนกรมจะใหศกยไฟฟาเพมขน • การตอแบบขนานจะทำใหสามารถจายกระแสไดมา กขน • แบตเตอรจะมความตานทานภายในอยคาหนง ซงมคานอยมาก ถาทำการตอขวบวกและขวลบของแบตเตอรเข าดวยกนดวยลวดตวนำ (short circuit) จะทำใหแบตเตอรรอนมากและพงเสยหายได การตอแบตเตอรเขาดวยกน • การตอแบบอนกรมจะใหศกยไฟฟาเพมขน • การตอแบบขนานจะทำใหสามารถจายกระแสไดมา กขน • แบตเตอรจะมความตานทานภายในอยคาหนง ซงมคานอยมาก ถาทำการตอขวบวกและขวลบของแบตเตอรเข าดวยกนดวยลวดตวนำ (short circuit) จะทำใหแบตเตอรรอนมากและพงเสยหายได บางกรณอาจเกดระเบดได • แบตเตอรชนดทชารตได 35 ตองเลอกเครองชารตใหเหมาะสม

การตอแบตเตอรเขาดวยกน • การตอแบบอนกรมจะใหศกยไฟฟาเพมขน • การตอแบบขนานจะทำใหสามารถจายกระแสไดมา กขน • แบตเตอรจะมความตานทานภายในอยคาหนง ซงมคานอยมาก ถาทำการตอขวบวกและขวลบของแบตเตอรเข าดวยกนดวยลวดตวนำ (short circuit) จะทำใหแบตเตอรรอนมากและพงเสยหายได การตอแบตเตอรเขาดวยกน • การตอแบบอนกรมจะใหศกยไฟฟาเพมขน • การตอแบบขนานจะทำใหสามารถจายกระแสไดมา กขน • แบตเตอรจะมความตานทานภายในอยคาหนง ซงมคานอยมาก ถาทำการตอขวบวกและขวลบของแบตเตอรเข าดวยกนดวยลวดตวนำ (short circuit) จะทำใหแบตเตอรรอนมากและพงเสยหายได บางกรณอาจเกดระเบดได • แบตเตอรชนดทชารตได 36 ตองเลอกเครองชารตใหเหมาะสม

AC/DC adapter • แปลงไฟฟากระแสสลบให เปนกระแสตรง • มคาความตางศกยไฟ ฟาทางออก (output voltage) ทแนนอน • มความสามารถในการจาย กระแสสงสดระบไว AC/DC adapter • แปลงไฟฟากระแสสลบให เปนกระแสตรง • มคาความตางศกยไฟ ฟาทางออก (output voltage) ทแนนอน • มความสามารถในการจาย กระแสสงสดระบไว • หรออาจจะระบในรปของ กำลงไฟฟา P = IV วตต • การเลอกใชตองใหโวล ตตรงกบเครองใชไฟ ฟาทตองการใชงาน และตองสามารถจายกระแ 37

AC/DC adapter • ม 2 ระบบคอ • . 1ใชหมอแปลง แปลงไฟลงมาใหมศ กยไฟฟาตำลง ตองใชกบไฟฟากร ะแสสลบทมความต างศกยแนนอน AC/DC adapter • ม 2 ระบบคอ • . 1ใชหมอแปลง แปลงไฟลงมาใหมศ กยไฟฟาตำลง ตองใชกบไฟฟากร ะแสสลบทมความต างศกยแนนอน เชน 220 โวลต หรอ 110 โวลต • . 2 38

อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ – หมอแปลงไฟฟา – ผลกจายความถ • • สายไฟ / ลวดตวนำ สวทซ ฟวส ความตานทาน ตวเกบประจ ขดลวด รเลย • อปกรณสารกงตวน ำ • ไดโอด • ทรานซสเตอร • วงจรรวม – อะนาลอก – ดจตอล 39

หมอแปลงไฟฟา (Transformer) • อาศยหลกการเหนยวน ำแมเหลกไฟฟาของขด ลวด ใชไดกบกระแสสลบเท านน • แปลงไฟฟากระแสสลบโว ลตตำเปนสง เพอสงไปเปนระยะทาง ไกลๆ (จะสญเสยพลงงานนอย หมอแปลงไฟฟา (Transformer) • อาศยหลกการเหนยวน ำแมเหลกไฟฟาของขด ลวด ใชไดกบกระแสสลบเท านน • แปลงไฟฟากระแสสลบโว ลตตำเปนสง เพอสงไปเปนระยะทาง ไกลๆ (จะสญเสยพลงงานนอย ( • แปลงไฟฟากระแสสลบโว ลตสงเปนตำ 40

หลกการทำงานของหมอแปลงไฟฟ า 41 หลกการทำงานของหมอแปลงไฟฟ า 41

ครสตล หรออปกรณกำเนดความถ • อาศยหลกการสนข องผลกเพอกำเนด ไฟฟากระแสสลบท มความถแนนอน • ใชในวงจรดจตอล เพอควบคมจงหวะ การทำงานของวงจรและ อปกรณตางๆ 42 ครสตล หรออปกรณกำเนดความถ • อาศยหลกการสนข องผลกเพอกำเนด ไฟฟากระแสสลบท มความถแนนอน • ใชในวงจรดจตอล เพอควบคมจงหวะ การทำงานของวงจรและ อปกรณตางๆ 42

อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ – หมอแปลงไฟฟา – ผลกจายความถ • • สายไฟ / ลวดตวนำ สวทซ ฟวส ความตานทาน ตวเกบประจ ขดลวด รเลย • อปกรณสารกงตวน ำ • ไดโอด • ทรานซสเตอร • วงจรรวม – อะนาลอก – ดจตอล 43

สายไฟ • เปนตวนำ โลหะ เชน ทองแดง เงน อลมเนยม • ตองเลอกใชขนาดสายไฟ ใหใหญพอทจะทนกระ แสได ถาเลกไปลวดจะรอนมาก และเกดไฟไหมได สายไฟ • เปนตวนำ โลหะ เชน ทองแดง เงน อลมเนยม • ตองเลอกใชขนาดสายไฟ ใหใหญพอทจะทนกระ แสได ถาเลกไปลวดจะรอนมาก และเกดไฟไหมได 44

สวทซ • เปนตวตดตอวงจร มหลายรปแบบ • ตองใชใหเหมาะสมกบโ วลตของไฟทเกยวข อง มฉะนนจะลดวงจรหร อสปารค • สวทซบางชนดจะตดต อวงจรอยางอตโนมตเม อกระแสเกน สวทซ • เปนตวตดตอวงจร มหลายรปแบบ • ตองใชใหเหมาะสมกบโ วลตของไฟทเกยวข อง มฉะนนจะลดวงจรหร อสปารค • สวทซบางชนดจะตดต อวงจรอยางอตโนมตเม อกระแสเกน (circuit breaker) 45

ฟวส • เปนตวตดตอวงจร เมอกระแสไฟฟาไหล เกนคาทกำหนด เพอปองกนการเส ยหายจากการลดวงจร 46 ฟวส • เปนตวตดตอวงจร เมอกระแสไฟฟาไหล เกนคาทกำหนด เพอปองกนการเส ยหายจากการลดวงจร 46

อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ – หมอแปลงไฟฟา – ผลกจายความถ • • สายไฟ / ลวดตวนำ สวทซ ฟวส ความตานทาน ตวเกบประจ ขดลวด รเลย • อปกรณสารกงตวน ำ • ไดโอด • ทรานซสเตอร • วงจรรวม – อะนาลอก – ดจตอล 47

ตวตานทาน (Resistor) • เปนอปกรณทใช ตานหรอจำกดการไ หลของกระแสไฟฟา มหนวยเปนโอหม • โดยความตางศกย 1 โวลตจะดนใหกระแส 1 แอมแปรไหลผานตว ตานทานขนาด ตวตานทาน (Resistor) • เปนอปกรณทใช ตานหรอจำกดการไ หลของกระแสไฟฟา มหนวยเปนโอหม • โดยความตางศกย 1 โวลตจะดนใหกระแส 1 แอมแปรไหลผานตว ตานทานขนาด 1 โอหม - กฎของโอหม 48

Resistor colour code • ตวตานทานมกจะเปนร ปทรงกระบอกโดยมสญ ญลกษณแถบสระบคา ความตานทานและความคลา ดเคลอนไวดวย ดงรป • 3 แถบแรกบอกคาความตาน ทาน Resistor colour code • ตวตานทานมกจะเปนร ปทรงกระบอกโดยมสญ ญลกษณแถบสระบคา ความตานทานและความคลา ดเคลอนไวดวย ดงรป • 3 แถบแรกบอกคาความตาน ทาน โดย 2 แถบแรกเปนคา แถบท 3 เปนตวคณ 10 X • เชน แดง เหลอง นำตาล = 240 โอหม • แถบท 4 49

Ohm’s law • ตวตานทานจะมพฤตกรรมต ามกฎของโอหม คอจะใหกระแสไหลผานเปน สดสวนโดยตรงกบความตาง ศกยทให R = V/I, V=IR, I = Ohm’s law • ตวตานทานจะมพฤตกรรมต ามกฎของโอหม คอจะใหกระแสไหลผานเปน สดสวนโดยตรงกบความตาง ศกยทให R = V/I, V=IR, I = V/R • กำลงไฟฟาทตวตานทา นใช จะสามารถคำนวณจาก P=VI = I 2 R • ตวตานทานจะระบวตต หรอกำลงไฟฟาดวยเสมอ ตวตานทานทมกำลงส งจะมขนาดใหญ ตวตานทานทใชในเคร องมอวเคราะหมกจะมวต 50

การตอตวตานทานแบบอนกรมและแ บบขนาน • การตอตวตานทานแบบอ นกรมจะไดคาความตา นทานรวมเทากบผลบวกข องความตานทานแตละค า Rtotal = R 1 + R การตอตวตานทานแบบอนกรมและแ บบขนาน • การตอตวตานทานแบบอ นกรมจะไดคาความตา นทานรวมเทากบผลบวกข องความตานทานแตละค า Rtotal = R 1 + R 2 • การตอตวตานทานแบบข นานจะไดคาความตานท านรวมตามสมการ 1/Rtotal = 1/R 1 + 1/R 2 ซง Rtotal จะมคานอยกวาคาคว ามตานทานตวทนอย ทสดเสมอ • หากไมสามารถหาตวตา 51

การใชตวตานทานในวงจร เปนตวจำกดกระแส • มกตอตวตานทานอนกรมก บอปกรณอนเพอชวย จำกดกระแสทจะไหลผานอ ปกรณนน เชน การตออนกรมกบ แอลอด เพอปองกนไมใหกระแส ไหลผานแอลอดมากเกนไป ซงจะทำใหพงได (ปกตไมเกน การใชตวตานทานในวงจร เปนตวจำกดกระแส • มกตอตวตานทานอนกรมก บอปกรณอนเพอชวย จำกดกระแสทจะไหลผานอ ปกรณนน เชน การตออนกรมกบ แอลอด เพอปองกนไมใหกระแส ไหลผานแอลอดมากเกนไป ซงจะทำใหพงได (ปกตไมเกน 30 มลลแอมแปร ( • สามารถคำนวณกระแสทไหล ผานไดจากกฎของโอหม โดยแอลอดจะยอมใหกระแสไ หลผานกตอเมอมศกย ตกครอมมนมากกวา 1. 7 52

ความตานทานกบการวดความตางศ กย • แหลงจายไฟฟาจะใหศกย ไฟฟาออกมา โดยมความตานทานภายในของ มน (R 0 (อยดวย ดงรป ซงเมอนำมาตอเขากบ วงจรภายนอกทมความตาน ทาน ความตานทานกบการวดความตางศ กย • แหลงจายไฟฟาจะใหศกย ไฟฟาออกมา โดยมความตานทานภายในของ มน (R 0 (อยดวย ดงรป ซงเมอนำมาตอเขากบ วงจรภายนอกทมความตาน ทาน Rext จะมการดงกระแสออกมา ซงจะทำใหความตางศกย ลดลง • เชน p. H eletrode มศกยไฟฟาเปลยนไป 59 m. V ตอ p. H unit มความตานทานของขว R 0 = 10 เมกะโอหม สมมตใหขวมความตางศ กย 300 m. V 53

วงจรแบงศกย -potential deviders • เมอตอตวตานทาน 2 ตวขนไปอนกรมกน ศกยไฟฟาของแหลงจายไ ฟจะถกแบงเปนสวนๆ ตกครอมทตวตานทานแต ละตว ตามสดสวนความตานทานขอ งตวตานทานนน เปนไปตามกฏของโอหม วงจรแบงศกย -potential deviders • เมอตอตวตานทาน 2 ตวขนไปอนกรมกน ศกยไฟฟาของแหลงจายไ ฟจะถกแบงเปนสวนๆ ตกครอมทตวตานทานแต ละตว ตามสดสวนความตานทานขอ งตวตานทานนน เปนไปตามกฏของโอหม • มการสรางตวตานทานทเร ยกวา potentiometer ซงเปนตวตานทานทม 3 ขา โดยขากลาง (wiper) ซงเคลอนทไดจะแบง ความตานทานออกเปน 2 สวน R 1 และ R 2 ดงรป จะไดวา Vin = I (R 1 + R 2) = วงจรนมประโยชน มากในการแบงสญญ 54 าณจากการวดมาบนท

ชนดของตวตานทาน • แบบทมคาคงตว – Fixed resistance • แบบทเลอกคาได • แบบทปรบคาได – variable resistance – ชนดของตวตานทาน • แบบทมคาคงตว – Fixed resistance • แบบทเลอกคาได • แบบทปรบคาได – variable resistance – มหลายรปแบบ เชน potentiometer, volume, เกอกมา etc. 55

56 56

57 57

อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ อปกรณอเลกทรอนกส • แหลงจายไฟฟา (power supply) • กระแสตรง – แบตเตอร – AC/DC adapter • กระแสสลบ – หมอแปลงไฟฟา – ผลกจายความถ • • สายไฟ / ลวดตวนำ สวทซ ฟวส ความตานทาน ตวเกบประจ ขดลวด รเลย • อปกรณสารกงตวน ำ • ไดโอด • ทรานซสเตอร • วงจรรวม – อะนาลอก – ดจตอล 58

ตวเกบประจ • เปนอปกรณทใชเกบปร ะจไฟฟาไว มหนวยเปนฟารด (Farad, F) • โดย 1 ฟารดสามารถเกบได 6. 28 x ตวเกบประจ • เปนอปกรณทใชเกบปร ะจไฟฟาไว มหนวยเปนฟารด (Farad, F) • โดย 1 ฟารดสามารถเกบได 6. 28 x 1018 อเลกตรอนตอความตางศก ย 1 โวลต หรอเทากบ 1 คลอมบตอโวลต • ตวเกบประจสวนใหญสามา รถเกบประจไดนอยกวาน มาก โดยสวนใหญมกมคาอย ในชวง พโคฟารด ถง หลายพนไมโครฟารด • 1 p. F = 10 -12 F; 1 n. F = 10 -9 F; • 1 u. F = 10 -6 F (Capacitor) 59

การระบคาความจ (Capacitance) • การระบความจของตวเก บประจจะใชตวเลข 3 ตว ตามดวยตวอกษร สองตวแรกเปนคาตวท สามเปนตวคณ 10 x มหนวยเปนพโคฟารด สวนตวอกษรบอกคาคว การระบคาความจ (Capacitance) • การระบความจของตวเก บประจจะใชตวเลข 3 ตว ตามดวยตวอกษร สองตวแรกเปนคาตวท สามเปนตวคณ 10 x มหนวยเปนพโคฟารด สวนตวอกษรบอกคาคว ามคลาดเคลอน • เชน 681 = 680 p. F; 223 = 22000 p. F = 22 n. F; 105 = 1000000 p. F = 1 u. F • สามารถชารตตวเกบประ จโดยตอเขากบแหลง จายไฟฟา 60

อกษรทบอกคาผดพลาดและอตรา ทนแรงดนบนตวเกบประจ อกษรต คาความผ อกษรต อตราทนแรง วท 1 ดพลาด (%) วท 2 ดน (VDC) อกษรทบอกคาผดพลาดและอตรา ทนแรงดนบนตวเกบประจ อกษรต คาความผ อกษรต อตราทนแรง วท 1 ดพลาด (%) วท 2 ดน (VDC) D 5 A 50 F 1 B 125 G 2 C 160 H 2. 5 D 250 J 5 E 350 K 10 G 700 M 20 H 1, 000 61

ตวอยาง ตวเกบประจนมความจ 100 microfarad คาผดพลาด 5 เปอรเซนต อตราทนแรงไฟ 40 V ผลตทประเทศเยอรมน MF หมายถง ไมโครฟารด ตวอยาง ตวเกบประจนมความจ 100 microfarad คาผดพลาด 5 เปอรเซนต อตราทนแรงไฟ 40 V ผลตทประเทศเยอรมน MF หมายถง ไมโครฟารด D คาผดพลาด 5 เปอรเซนต W-GERMANY ประเทศผผลต ตวเกบประจนมความจ 0. 01 µF B อตราทนแรงดน 125 V 103 มความหมายดงนคอ 1 หมายถงตวตงตวท 1 0 หมายถงตวตงตวท 2 3 หมายถงเตม 0 ไป 3 ตว อานคาได 10, 000 p. F หรอ 62

ชนดของตวเกบประจ • ตวเกบประจมแบบมขว และไมมขว แบบมขวตองตอขวให ถกตองดวยมฉะนนจะ พงได • ตวเกบประจมหลายแบบถ กสรางจากวสดชนดตางๆ ซงใหคาความจและความค ลาดเคลอนของความจตางๆ กนไป เชน ชนดของตวเกบประจ • ตวเกบประจมแบบมขว และไมมขว แบบมขวตองตอขวให ถกตองดวยมฉะนนจะ พงได • ตวเกบประจมหลายแบบถ กสรางจากวสดชนดตางๆ ซงใหคาความจและความค ลาดเคลอนของความจตางๆ กนไป เชน – ตวเกบประจชนดอเลกโทรไ ลต มกเปนแบบมขว มความจสง ตวใหญ แตมความคลาดเคลอนสงและ กระแสรวสง – ชนดเซรามกมความจตำ มความคลาดเคลอนตำและกร ะแสตำ 63

การตอตวเกบประจแบบอนกรมแล ะแบบขนาน • การตอตวเกบประจแบ บอนกรมจะไดคาความจ รวมเทากบตามสมการ 1/Ctotal = 1/C 1 + 1/C 2 ซงใหคาความจตำ การตอตวเกบประจแบบอนกรมแล ะแบบขนาน • การตอตวเกบประจแบ บอนกรมจะไดคาความจ รวมเทากบตามสมการ 1/Ctotal = 1/C 1 + 1/C 2 ซงใหคาความจตำ ลงแตจะทนแรงดนไดส งขน • การตอตวเกบประจแบ บขนานจะไดคา Ctotal = C 1 + C 2 • ขอควรระวง ตวเกบประจสามารถเก บประจไวไดนานและจ 64

วงจร RC • การใชตวเกบประจในวงจรท สำคญคอวงจร RC แบบอนกรมดงรป เมอตอแหลงจายไฟเขาก บวงจรจะเปนการชารตตวเก บประจ ความตางศกยของตวเกบป ระจจะเพมขนแบบเอกโป เนนเชยลตามเวลา ดงสมการ วงจร RC • การใชตวเกบประจในวงจรท สำคญคอวงจร RC แบบอนกรมดงรป เมอตอแหลงจายไฟเขาก บวงจรจะเปนการชารตตวเก บประจ ความตางศกยของตวเกบป ระจจะเพมขนแบบเอกโป เนนเชยลตามเวลา ดงสมการ Vcap = Vin[1 -e(-t/RC)] • ผลคณ RC เรยกวา time constant ของวงจร เมอ R เปนเมกะโอหม และ C เปน ไมโครฟารด time constant จะมหนวยเปนวนาท 65

RC circuit 66 RC circuit 66