การทดลองที่ 4.3 การต่อวงจรตัวต้านทานไวแสงและตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสง

วัตถุประสงค์

• ฝึกต่อวงจรโดยตัวต้านทานไวแสง (LDR) ร่วมกับไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N

รายการอุปกรณ์

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

ขั้นตอนการทดลอง

1. ใช้มัลติมิเตอร์วัดค่าความต้านทานของตัวต้านทานไวแสง (LDR) ในสภาวะแสงที่แตกต่างกันในสามระดับ (ปริมาณแสงน้อย ปานกลาง และมาก) แล้วจดบันทึกค่าที่วัดได้ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานเมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน
         -     ได้ค่าความต้านทาน 40kΩ, 2kΩ และ 400Ω ตามลำดับ
2. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.1 แล้ววัดแรงดัน Vx ในสภาวะแสงที่แตกต่างกัน (ปริมาณแสงน้อย ปานกลาง มาก) แล้วจดบันทึกค่าที่วัดได้ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของระดับแรงดันเมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน
   

   

   รูปที่ 4.3.1 : ผังวงจรสำหรับต่อตัวต้านทานปรับค่าได้

        -     ได้ค่าแรงดัน Vx 1.3V, 4.2V และ 5V ตามลำดับ
3. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.2 (แบบที่ 1) โดยใช้แรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd
   จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ และวัดแรงดัน Vref ที่ได้สังเกตสถานะติด/ดับของ LED

   

   รูปที่ 4.3.2 : ผังวงจรสำหรับต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน (แบบที่ 1)

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

   

   รูปที่ 4.3.3 : ผังวงจรสำหรับต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน (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

   

   รูปที่ 4.3.4 : ผังวงจรสำหรับต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน (แบบที่ 3)

คำถามท้ายการทดลอง

1. ค่าความต้านทานของ LDR จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน และค่าความต้านทานของ LDR ที่ได้จากการทดลอง จะอยู่ในช่วงใด
• ค่าความต้านทานของ LDR จะแปรผันแบบผกผันกับปริมาณแสง คือ ปริมาณแสงน้อย ค่าความต้านทานมาก, ปริมาณแสงมาก ค่าความต้านทานน้อย
• ค่าความต้านทานของ LDR ที่ได้จากการทดลอง จะอยู่ในช่วง 40kΩ-400Ω
2. สำหรับวงจรแบบที่ 1 และ 2 แรงดัน Vx จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน(เปลี่ยนจากปริมาณแสงน้อยเป็นปริมาณแสงมาก)
• แรงดัน Vx จะแปรผันตรงกับ ปริมาณแสง คือ ปริมาณแสงน้อย Vx น้อย, ปริมาณแสงมาก Vx มาก
3. สำหรับวงจรแบบที่ 3 การปรับค่าแรงดัน Vref โดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ในวงจร มีผลอย่างไรต่อการติดหรือดับของ LED
• ถ้าค่า Vref < Vx จะทำให้ LED ดับ
• ถ้าค่า Vref > Vx จะทำให้ LED ติด