การต่อวงจรตัวต้านทานไวแสงและตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสง

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

ผังวงจรที่ 4.3.1

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

ผังวงจรที่ 4.3.2(แบบที่ 1)

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

ผังวงจรที่ 4.3.3 (แบบที่ 2)

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

ผังวงจรที่ 4.3.4 (แบบที่ 3)

ผลการทดลอง

ผลการทดลองข้อ 1

ปริมาณแสงที่ตัวต้านทานไวแสงได้รับ	ค่าความต้านทานทีวัดได้
น้อย	19.87 kΩ
ปานกลาง	2.68 kΩ
มาก	55 Ω

ผลการทดลองข้อ 2 

ปริมาณแสงที่ตัวต้านทานไวแสงได้รับ	ค่าแรงดันทีวัดได้
น้อย	1.988 V
ปานกลาง	4.00 V
มาก	4.92 V

ผลการทดลองข้อ 3

รูปการต่อวงจรจริง

การต่อวงจรด้วยโปรแกรม Fritzing

การหมุนปรับตัวต้านทาน	แรงดันที่วัดได้จาก Vref	สถานะของหลอด LED
ซ้ายสุด	5.062 V	หลอด LED ติด
กลาง	3.927 V	หลอด LED ติดเมื่อ ตัวต้านทานไวแสงรับแสงน้อย
ขวาสุด	0 V	หลอด LED ดับ

เมื่อ Vref = 5.062 V หลอด LED จะติด โดยตัวต้านทานความไวแสง ไม่มีผล

เมื่อค่า Vref  = 3.927 V หลอด LED จะติด
เมื่อตัวต้านทานความไวแสง ได้รับแสงน้อย

เมื่อ Vref = 0 V หลอด LED จะดับ โดยตัวต้านทานความไวแสง ไม่มีผล

ผลการทดลองข้อ 4

รูปการต่อวงจรจริง

การต่อวงจรด้วยโปรแกรม Fritzing

การหมุนปรับตัวต้านทาน	แรงดันที่วัดได้จาก Vref	สถานะของหลอด LED
ซ้ายสุด	5.081 V	หลอด LED ดับ
กลาง	1.235 – 3.548 V	หลอด LED ติดเมื่อ ตัวต้านทานไวแสงรับแสงน้อย
ขวาสุด	0 V	หลอด LED ติด

เมื่อ Vref = 5.083 V หลอด LED จะดับ โดยตัวต้านทานความไวแสง ไม่มีผล

เมื่อค่า Vref อยู่ระหว่างช่วง 1.235 – 3.548 V หลอด LED จะติด
เมื่อตัวต้านทานความไวแสง ได้รับแสงน้อย

เมื่อ Vref = 0 V หลอด LED จะติด โดยตัวต้านทานความไวแสง ไม่มีผล

ผลการทดลองข้อ 5

รูปการต่อวงจรจริง

การต่อวงจรด้วยโปรแกรม Fritzing

การหมุนปรับตัวต้านทาน	แรงดันที่วัดได้จาก Vref	สถานะของหลอด LED
ซ้ายสุด	5.083 V	หลอด LED ติด
กลาง	1.037 – 3.548 V	หลอด LED ติดเมื่อ ตัวต้านทานไวแสงรับแสงมาก
ขวาสุด	0 V	หลอด LED ดับ

เมื่อ Vref = 0 V หลอด LED จะดับ โดยตัวต้านทานความไวแสง ไม่มีผล

เมื่อค่า Vref อยู่ระหว่างช่วง 1.037 – 3.548 V หลอด LED จะดับ
เมื่อตัวต้านทานความไวแสง ได้รับแสงน้อย

เมื่อ Vref = 5.083 V หลอด LED จะติด โดยตัวต้านทานความไวแสง ไม่มีผล

คําถามท้ายการทดลอง


1. ค่าความต้านทานของ LDR จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน และค่าความ ต้านทานของ LDR ที่ได้จากการทดลอง จะอยู่ในช่วงใด 

ตอบ เมื่อปริมาณแสงเพิ่มมากขึ้น ค่าความต้านทานของ LDR จะลดน้อยลง โดยค่าความต้านทานของ LDR ที่ได้จากการทดลองอยู่ในช่วง 55 Ω  - 19.87 kΩ

2. สําหรับวงจรแบบที่ 1 และ 2 แรงดัน Vx จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน (เปลี่ยนจากปริมาณแสงน้อยเป็นปริมาณแสงมาก) 

ตอบ แรงดัน Vx เพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณแสงมาขึ้น ค่าความต้านทานของ LDR จะลดลง

3. สําหรับวงจรแบบที่ 3 การปรับค่าแรงดัน Vref โดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ในวงจร มีผลอย่างไร ต่อการติดหรือดับของ LED
ตอบ เมื่อปรับค่าความต้านทานให้ลดน้อยลง LED จะติด เมื่อปรับค่าความต้านทานให้เพิ่มมากขึ้น LED จะดับ

อ้างอิง: เอกสารประกอบการสอน โดย ดร.เรวัต ศิริโภคาภิรมย์