วันพุธที่ 3 ตุลาคม พ.ศ. 2555

หน่วยที่ 16 อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้า

สาระสำคัญ

  อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้า  คืออุปกรณ์ที่ช่วยป้องกันอันตรายที่เกิดจากไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าช๊อต ไฟฟ้าดูดหรือเกิดการลัดวงจร อาจจะทำให้เกิดความเสียหายแก่ชีวิตและทรัพย์สินได้ ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าจะช่วยลดอันตรายที่เกิดจากไฟฟ้าได้ อุปกรณ์เหล่านี้ได้แก่ ฟิวส์, เซอร์กิตเบรกเกอร์, การต่อลงดิน และเครื่องป้องกันไฟฟ้าดูด เป็นต้น



จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

  1. อธิบายรายละเอียดของความปลอดภัยทางไฟฟ้าได้
  2. แยกคุณสมบัติของอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ ได้
  3. เขียนหลักการทำงานของอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ ได้
  4. ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าได้
  5. ประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้


ความปลอดภัยทางไฟฟ้า

  อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้า  คืออุปกรณ์ที่ช่วยป้องกันอันตรายที่เกิดจากไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าช๊อต ไฟฟ้าดูดหรือเกิดการลัดวงจร อาจจะทำให้เกิดความเสียหายแก่ชีวิตและทรัพย์สินได้ ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าจะช่วยลดอันตรายทำให้เราได้รับความปลอดภัยมากขึ้น ปัจจุบันมีกฎหมายเกี่ยวกับความปลอดภัยของ OSHA ซึ่งได้กำหนดเกี่ยวกับหน้ากากป้องกันอันตราย หมวกกันน็อค และอุปกรณ์ป้องกัน ในการทำงานต่าง ๆ โดยใช้หลักการปฏิบัติงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าให้ถูกต้อง ตามกฎของความปลอดภัยดังนี้
  1. ตรวจซ่อมเครื่องมือตามระยะเวลาที่กำหนด ตามที่โรงงานผู้ผลิตระบุไว้
  2. รู้และเข้าใจคำแนะนำเกี่ยวกับความปลอดภัยที่ผู้ผลิตแนะนำไว้
  3. ตรวจสอบสายไฟให้อยู่ในสภาพดีเสมอ ถ้าชำรุดให้เปลี่ยนหรือซื้อใหม่
  4. ก่อนซ่อมเครื่องใช้ไฟฟ้าต้องตัดไฟออกก่อนเสมอ
  5. ต้องใส่แว่นกันฝุ่นหรือเศษวัสดุเข้าตาในกรณีที่จำเป็น
  6. ชิ้นงานที่กำลังจะทำต้องยึดแน่นไม่หลุด ทำให้ได้รับอันตรายได้
  7. ถ้ามีเสียงดังผิดปกติให้หยุดทำงาน แล้วหาสาเหตุทันที
  8. เมื่อเครื่องมือไฟฟ้าชำรุดให้แยกออก แล้วเขียนป้ายแสดงให้ชัดเจน



ฟิวส์ (Fuse)

  ฟิวส์คืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับจำกัดจำนวนกระแสที่ไหลในวงจร มีลักษณะเป็นตัวนำไฟฟ้า ที่ประกอบด้วยเส้นลวดทำมาจากโลหะชนิดอ่อน บรรจุอยู่ภายในอุปกรณ์ห่อหุ้ม ซึ่งสามารถที่จะหลอมละลายและตัดวงจรได้เมื่อใช้งานไฟฟ้ามากเกินไป ฟิวส์แต่ละรุ่น จะมีการแจ้งอัตราทนกระแสกำกับไว้ อัตราทนกระแสหมายถึงปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ยอมให้ไหลผ่านฟิวส์ได้
  การติดตั้งฟิวส์หรือถอดเปลี่ยนฟิวส์นั้นจะต้องกระทำด้วยความระมัดระวังโดยจะต้องตัดพลังงานไฟฟ้าออกจากวงจรเสียก่อนเสมอ การถอดฟิวส์จะต้องใช้เครื่องมือสำหรับดึงฟิวส์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ และให้ดึงฟิวส์ทางด้านไฟออกก่อนเสมอ เมื่อต้องการจะใส่ฟิวส์ให้ใส่ฟิวส์ทางด้านโหลดก่อน แล้วจึงใส่ทางด้านไฟเข้าต่อไป ฟิวส์ที่ใช้งานกันทั่วไปแบ่งได้เป็น 3 ชนิดคือ ปลั๊กฟิวส์ (Plug Fuse) คาร์ตริดฟิวส์ (Cartridae Fuse)และเบลดฟิวส์ (Blade Fuse) ดังนี้คือ



ปลั๊กฟิวส์ (Plug Fuse)

  ปลั๊กฟิวส์ คือฟิวส์ที่บรรจุอยู่ในกระบอกที่ทำด้วยกระเบื้อง เวลาใช้งานให้ติดตั้งบนฐานเกลียว มีแผ่นไส้โลหะที่ออกแบบให้ละลาย เมื่อกระแสไหลในวงจรเกินค่าที่กำหนด มีหลายแบบหลายขนาด โดยทั่วไปมีอัตราทนกระแส 0-30 แอมป์ นิยมใช้ตามอาคารบ้านเรือนทั่วไป



คาร์ตริดฟิวส์ (Cartridae Fuse)

คาร์ตริดฟิวส์จะทำงานคล้ายกับปลั๊กฟิวส์ แต่ต่างกันที่เวลาติดตั้งจะต้องติดตั้งบนขาหนีบสปริง คาร์ตริดฟิวส์จะติดตั้งใช้งานร่วมกับเซฟตี้สวิตช์ ทนกระแสได้ตั้งแต่ 0-60 แอมป์


เบลดฟิวส์ (Blade Fuse)

เบลดฟิวส์ใช้หลักการหลอดละลายตัวเมื่อมีกระแสเกิน เช่นเดียวกับฟิวส์แบบอื่นแต่จะมีอัตราทนกระแสมากกว่าฟิวส์แบบอื่นคือตั้งแต่ 70-600 แอมป์ เบลดฟิวส์จะติดตั้งบนขาหนีบสปริงมีทั้งแบบใช้ได้เพียงครั้งเดียว และแบบเปลี่ยนไส้ใหม่ได้



เซอร์กิตเบรกเกอร์

เซอร์กิตเบรกเกอร์ (Circuit Breakers) คืออุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าที่สามารถเปิดวงจรในขณะที่มีความผิดปกติเกิดขึ้น โดยที่ไม่ทำให้ตัวเองขาดหรือชำรุดเหมือนฟิวส์ ถ้าเซอร์กิตเบรกเกอร์เปิดวงจร  เราจะต้องหาสาเหตุ ว่าใช้งานกระแสไฟฟ้า มากเกินกว่าที่กำหนดหรือไม่ เกิดไฟดูด, ไฟรั่ว, ไฟช็อต, ไฟเกินหรือไฟตก เกิดปัญหาที่จุดใด แล้วทำการแก้ไขปัญหาในกรณีดังกล่าว หลังจากนั้นให้กดปุ่มรีเซ็ตให้วงจรไฟฟ้าทำงานใหม่ได้




เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบความร้อน

การทำงานอาศัยหลักการของแผ่นโลหะ 2 ชนิดซึ่งมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวไม่เท่ากันมาประกบยึดติดกัน เมื่อมีกระแสไหลเกิน หรือวงจรผิดปกติโลหะจะร้อน ทำให้โก่งตัวหน้าสัมผัสของเซอร์กิตเบรกเกอร์ จะเปิดวงจรไม่ทำงาน ในช่วงที่วงจรไม่ทำงาน เราก็ควรหาสาเหตุว่าวเซอร์กิตเบรกเกอร์ ตัดเพราะอะไร แล้วทำการแก้ไขให้เรียบร้อย และเมื่อเวลาผ่านไประยะหนึ่งแผ่นโลหะจะเย็นตัวลง และจะกลับเข้าไปอยู่ในสภาพเดิมอีก สามารถรีเซ็ตให้กลับมาทำงานใหม่ได้ตามปกติ



เซอร์กิตเบรกเกอร์ในยุคปัจจุบัน

ปัจจุบันบริษัทผู้ผลิตได้ออกแบบเซอร์กิตเบรกเกอร์ให้ตัดไฟได้อย่างรวดเร็วและสามารถป้องกันการใช้กระแสไฟฟ้ามากเกินกว่าที่กำหนด, ป้องกันไฟดูด, ป้องกันไฟรั่ว, ป้องกันไฟช็อต และป้องกันไฟเกินหรือไฟตกมีรูปแบบต่าง ๆให้เลือกซื้อมากมายดังรูปที่ 16.8




การต่อลงดิน

สายดินเป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งของระบบความปลอดภัยทางไฟฟ้า ซึ่งจะต้องมีเมื่อติดตั้งระบบไฟฟ้าใหม่ สายดินจะช่วยป้องกันอันตราย อันเกิดจากกระแสไฟฟ้ารั่วได้ ปกติสายดินจะมี 2 ส่วนคือสายดินของระบบใช้ป้องกันระบบไฟฟ้าทั้งหมด และสายดินของเครื่องใช้ไฟฟ้า เป็นส่วนที่ป้องกันอันตรายเฉพาะเครื่องใช้ไฟฟ้านั้น ๆ สายดินของระบบมีหน้าที่ป้องกันฟ้าผ่าและไฟฟ้าแรงสูง โดยกระแสไฟฟ้าจะผ่านสายดิน ซึ่งทำด้วยตัวนำที่ดีลงสู่ดินแทน ท่อประปาที่ฝังอยู่ใต้พื้นดินอย่างต่อเนื่องจะเป็นการต่อลงดินทางไฟฟ้าที่ดีที่สุด เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสัมผัสกับดินมาก การที่มีผิวสัมผัสมากจะเป็นการช่วยลดความต้านทาน และทำให้กระแสไฟฟ้าส่วนที่ไม่ต้องการไหลลงสู่พื้นดินได้ง่ายขึ้น

กราวด์ร็อดมักใช้แท่งทองแดงที่มีความต้านทานมากกว่า 25 โอห์มต่อลงดิน ส่วนการต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าลงดินเป็นการป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าภายในบ้าน รูปที่ 16.10 เป็นการแสดงให้เห็นการไหลของกระแสไฟฟ้า เมื่อใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่ได้ต่อลงดิน ส่วนรูปที่ 16.11 เป็นการแสดงให้เห็นว่าเมื่อบุคคลมาแตะกับเครื่องใช้ไฟฟ้าจะปลอดภัย การต่อสายดินจะทำให้ไม่เกิดอันตรายกับบุคคล กระแสไฟฟ้าจะลงสู่ดินแทน


หน่วยที่ 15 วงจรไฟฟ้าแสงสว่าง

สาระสำคัญ

  แหล่งกำเนิดแสงสว่างเกิดขึ้นได้ 2 วิธีคือ เกิดจากการเผาไหม้จนทำให้วัตถุเกิดความร้อน จนเปล่งแสงออกมา อีกวิธีหนึ่ง เกิดจากการเปลี่ยนพลังงานความร้อน ให้เป็นพลังงานแสง ไฟฟ้าที่ให้แสงสว่างตามอาคารบ้านเรือน หรือหน่วยงานต่างๆ ได้มาจาก ไฟฟ้ากระแสสลับของการไฟฟ้า ก่อนที่หลอดไฟ จะให้แสงสว่างออกมาได้นั้น จะต้องต่อสายไฟ หรือประกอบวงจรให้ถูกต้อง ตามหลักการออกแบบของวงจรไฟฟ้า ประเภทต่าง ๆ



จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

  1. อธิบายรายละเอียดของแหล่งกำเนิดแสงสว่างได้
  2. เขียนหลักการออกแบบวงจรไฟฟ้าได้
  3. เขียนคุณสมบัติของหลอดไฟประเภทต่าง ๆ ได้
  4. ติดตั้งอุปกรณ์และต่อวงจรไฟฟ้าแสงสว่างได้
  5. ประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้


แหล่งกำเนิดแสงสว่าง

แหล่งกำเนิดแสงสว่างที่พบเห็นในปัจจุบันนี้นอกจากดวงอาทิตย์แล้ว เราสามารถแบ่งแหล่งกำเนิดแสงสว่างออกมาได้ 2 กรณี คือ 


1. เกิดจากการเผาไหม้หรือทำให้วัตถุร้อนจนเปล่งแสงออกมา เราเรียกแหล่งกำเนิดแสงแบบนี้ว่า แหล่งกำเนิดแสงร้อน(Hot Source) แหล่งกำเนิดแสงแบบนี้ จะให้พลังงานของแสงสีแดง มากกว่าพลังงานของแสงสีน้ำเงิน ถ้าโลหะที่ถูกทำให้ร้อน เป็นแท่งเหล็ก จะให้รังสีอัลตราไวโอเลต(Ultraviolet) และรังสีอินฟราเรด(Infrared) ออกมาด้วย ตัวอย่างของแหล่งกำเนิดแสงแบบนี้ได้แก่ แสงจากการเชื่อมโลหะ แสงจากการเผาวัสดุต่าง ๆ แสงจากหลอดไส้(Incandescent Lamp) เป็นต้น


2. เกิดจากการเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานแสง ที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมี หรือเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของวงโคจรอิเล็กตรอน หรือเกิดจากการปล่อยประจุของก๊าซ เราเรียกว่า แหล่งกำเนิดแสงเย็น(Cold Source) หรือแหล่งกำเนิดแสงแบบเรืองแสง(Luminescence) ตัวอย่างของแหล่งกำเนิดแสงแบบนี้ได้แก่ หลอดฟลูออเรสเซนต์(Fluorescent) และหลอดแสงจันทร์(Mercury Lamp) เป็นต้น

  การวัดความสว่างของแสง นิยมวัดออกมาในรูปของความเข้มแห่งการส่องสว่าง หรือปริมาณจำนวนเส้นแรงของแสงสว่าง การวัดความเข้มแห่งการส่องสว่าง สามารถวัดได้ตามพลังงาน ที่ออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งมีหน่วยเป็น แคนเดลา(Candela) โดยที่ 1 แคนเดลามีค่าเท่ากับ 1/60 ของความเข้มแห่งการส่องสว่างต่อตารางเซนติเมตร ส่วนการวัดความสว่าง ในรูปของปริมาณจำนวนเส้นแรงของแสงสว่าง ที่เปล่งออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง จะวัดในหน่วยของลูเมน โดยเปรียบเทียบ หน่วยความเข้มแห่งการส่องสว่าง 1 แคนเดลา จะสามารถเปล่งจำนวนเส้นแรง ของแสงสว่างออกมาได้เท่ากับ 12.57 ลูเมน 

  ความสว่างที่พบส่วนใหญ่ เกิดจากพลังงานไฟฟ้า ที่จ่ายออกมาตามสายไฟ แล้วต่อวงจรเข้ากับหลอดไฟ โดยที่ไฟฟ้า แบ่งออกเป็นสองประเภท คือ ไฟฟ้าสถิต(Static Electricity) และไฟฟ้ากระแส(Current Electricity) ไฟฟ้าสถิตเป็นไฟฟ้าที่เกิดขึ้นโดยธรรมชาติ เช่นเกิดจากการเสียดสีของวัตถุ ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า ฯลฯ เป็นต้น ส่วนไฟฟ้ากระแส เป็นไฟฟ้าที่มนุษย์สร้างขึ้น เพื่อใช้งานต่าง ๆ โดยผลิตแรงเคลื่อนไฟฟ้า(Electro MotiveForce) แล้วจ่ายกระแสไฟฟ้าผ่านสายไฟ ไปยังหน่วยงานต่าง ๆ ไฟฟ้ากระแสจะแบ่งออกเป็น 2 ชนิดด้วยกันคือ

  1. ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current : AC) ไฟฟ้าประเภทนี้จะมีการเปลี่ยนทิศทาง การไหลสลับขั้วบวกลบตลอดเวลา จึงมีชื่อเรียกว่าไฟฟ้ากระแสสลับ เป็นไฟฟ้าประเภทที่ใช้ตามอาคารบ้านเรือนทั่วไป สำหรับประเทศไทยมีขนาด 220 โวลท์ มีความถี่ในการสลับเฟสบวกลบ 50 เฮิร์ทซ์ต่อวินาที
  2. ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current : DC) ไฟฟ้าประเภทนี้จะไม่มีการเปลี่ยนทิศทาง การไหลหรือสลับขั้วบวกลบ จึงมีชื่อเรียกว่าไฟฟ้ากระแสตรง การต่อใช้งานจะต้องต่อให้ถูกขั้ว มิฉะนั้นจะเกิดความเสียหายได้ ตัวอย่างของแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง เช่น ถ่านไฟฉาย แบตเตอรี่ ฯลฯ เป็นต้น




หลักการออกแบบวงจรไฟฟ้าแสงสว่าง

  การออกแบบระบบแสงสว่างที่ดี ควรจะกำหนดให้มีแสงสว่างเพียงพอ ไม่ทำให้เกิดผลเสียต่อสายตา มีความสม่ำเสมอของแสงสว่าง สีเงาต่าง ๆ ที่มีผลกระทบต่อการมองเห็นวัตถุ ซึ่งทำให้มีผลต่อการล้าของกล้ามเนื้อตา โดยมีหลักในการพิจารณาดังนี้คือ

1. การกำจัดแสงแยงตาและเงาเพื่อลดอันตรายที่เกิดขึ้นกับสายตา สามารถกระทำได้โดยการติดตั้งหลอดไฟให้สูงกว่าระดับสายตา หรือติดตั้งบนฝ้าเพดาน แล้วใช้ฝาครอบพลาสติก หรือตะแกรงอลูมิเนียมปิด เพื่อลดความจ้าที่เกิดจากแสงไฟ และควรออกแบบให้มีแสงสว่างทั่วถึง บริเวณใดที่เป็นมุมมืดควรติดตั้งหลอดไฟเพิ่มเติม ในตำแหน่งที่ไม่ให้แสงแยงเข้าตาเป็นต้น



2. ความจ้าของแสงไฟ คือปริมาณของการส่องสว่าง ที่สะท้อนจากวัตถุที่แสงสว่างตกกระทบ แล้วสะท้อนเข้าตาของเรามากเกินไป จนทำให้เกิดการปวดกล้ามเนื้อตา หรือทำให้น้ำตาไหลเป็นประจำ ในการออกแบบระบบแสงสว่าง จะต้องถึงองค์ประกอบที่อยู่รอบ ๆ บริเวณที่กำลังออกแบบ เช่นผนัง เพดาน พื้น โต๊ะและวัตถุต่าง ๆ โดยจะต้องจัดสิ่งของต่างๆ ให้กลมกลืน อันเป็นผลทำให้เกิดความรู้สึกสบายตามากยิ่งขึ้น


3. สีและความสามารถในการสะท้อนแสง สีจะมีบทบาทมากที่สุด ในการที่จะทำให้เกิดการสะท้อนแสงของวัตถุ การทาสีจึงควรเลือกทาสีที่เหมาะสม เช่นสีที่มีความสามารถในการสะท้อนแสงมาก อาจทำให้ห้องมีความจ้ามากเกินไป หรือสีที่มีความสะท้อนแสงต่ำ จะทำให้ห้องมืดเกินไป



ส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้าแสงสว่าง

  การที่จะทำให้เกิดแสงสว่างในวงจรไฟฟ้าได้นั้น ในวงจรจะต้องประกอบด้วย แหล่งจ่ายไฟฟ้าสำหรับป้อนแรงดันและกระแสให้กับหลอด โดยผ่านสายไฟ โดยที่แหล่งจ่ายไฟฟ้า จะเป็นแบบไฟฟ้ากระแสตรง หรือกระแสสลับ ขึ้นอยู่กับชนิดของหลอด ที่ต้องการใช้กับไฟฟ้าประเภทใด 

  ถ้าเป็นไฟฟ้าที่ใช้ตามอาคารบ้านเรือน ต้องป้อนไฟฟ้ากระแสสลับให้กับหลอดไฟ โดยที่แหล่งจ่ายไฟคือโรงไฟฟ้าบริเวณเขื่อนต่าง ๆ ที่ผลิตกระแสไฟฟ้า แล้วส่งมาตามสายไฟฟ้าแรงสูง ผ่านหม้อแปลงที่การไฟฟ้าสถานีย่อย เพื่อแปลงแรงดันให้ลดลงเหลือประมาณ 12,000 โวลท์ แล้วส่งต่อมายังสายไฟตามถนนสายต่าง ๆ ก่อนที่จะต่อเข้าอาคารบ้านเรือน จะมีหม้อแปลงที่ใช้ในการแปลงไฟจาก 12,000 โวลท์เป็น 220 โวลท์ 1 เฟส โดยที่สายไฟจะมี 2 เส้นคือ ไลน์(Line) และ นิวตรอน(Neutral) ไลน์ เป็นสายที่มีไฟ ส่วนนิวตรอน เป็นสายดิน ไม่มีไฟ สามารถทดสอบได้โดยใช้ไขควงเช็คไฟ ถ้าไฟติดที่เส้นใดแสดงว่าเป็นเส้นไลน์ นอกจากนี้ยังมีระบบไฟฟ้า ที่จ่ายให้กับโรงงานอุตสาหกรรม ประเภท 3 เฟส ซึ่งแรงเคลื่อนที่จ่ายอาจจะเป็น 220 โวลท์หรือ 380 โวลท์ขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งาน โดยทั่วไปโรงงานอุตสาหกรรม จะต้องใช้ไฟมาก จึงจำเป็นที่จะต้องใช้ไฟแบบ 3 เฟส อาจจะมี 3 สายหรือ 4 สายก็แล้วแต่ความต้องการใช้งาน



ชนิดของหลอดไฟฟ้า

  หลอดไฟที่ใช้งานในปัจจุบันมีอยู่มากมายหลายประเภทเช่น หลอดไส้ หลอดนีออน หลอดแสงจันทร์ หลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดทังสเตนฮาโลเจน หลอดโลหะฮาไลด์ หลอดโซเดียม ฯลฯ เป็นต้น หลอดบางประเภทเป็นที่คุ้นเคยและพบเห็นได้ทั่วไป  เช่น  หลอดไส้   หลอดฟลูออเรสเซนต์ เป็นต้น

หลอดไส้ (Incandescent Lamp) เป็นหลอดไฟที่ใช้กันในยุคแรก ๆ บางทีเรียกกันว่าหลอดดวงเทียน เพราะมีแสงแดง ๆ เหมือนแสงเทียน มีทั้งชนิดแก้วใสและแก้วฝ้า เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไส้หลอด จะเกิดความร้อน ยิ่งความร้อนมากขึ้นเท่าใด แสงสว่างที่เปล่งออกมาจากไส้หลอด ก็จะมากขึ้นเท่านั้น แต่ไม่ควรร้อนเกินขีดจำกัดที่จะรับได้ เพราะไส้หลอดที่ทำจากทังสเตนอาจขาดได้ ส่วนประกอบของหลอดไส้แสดงดังรูปที่ 15.7
โครงสร้างภายในประกอบด้วยไส้หลอดที่ทำมาจากทังสเตน ก้านยึดไส้หลอด ลวดนำกระแส แผ่นฉนวนหักเหความร้อน ฟิวส์ ท่อดูดอากาศ และขั้วหลอด ภายในหลอดแก้วจะบรรจุก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน หรือไนโตรเจน เพื่อไม่ให้หลอดที่ร้อน ขณะป้อนกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ทำให้เกิดการเผาไหม้ไส้หลอดอาจจะขาดได้

  การต่อวงจรใช้งานเริ่มจากต่อสายไฟ 220 VAC เข้ากับสวิตช์  แล้วต่อเข้าหลอดไฟ ส่วนสายไฟอีกเส้นหนึ่งต่อเข้าหลอดไฟโดยตรง เมื่อทำการปิดสวิตช์จะมีกระแสไหลทำให้หลอดไฟติด เป็นการต่อวงจรใช้งานที่ง่ายกว่าหลอดประเภทอื่น หลอดไฟประเภทนี้มีขนาดอัตราทนกำลัง 25 วัตต์ 40 วัตต์ 60 วัตต์และ 100 วัตต์ หลอดไส้ขนาด 40 วัตต์มีอายุการใช้งาน 1,250 ชั่วโมงให้แสงสว่าง 430 ลูเมน เป็นต้น


  หลอดฟลูออเรสเซนต์(Fluorescent  Lamp) เป็นหลอดไฟฟ้าที่นิยมใช้กันทั่วไป เพราะว่าให้แสงสว่างนวลสบายตา และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน กว่าหลอดไส้ถึง 8 เท่า ลักษณะของหลอดเป็นรูปทรงกระบอก รูปวงกลมและตัวยู มีขนาดอัตราทนกำลัง 10 วัตต์ 20 วัตต์ 32 วัตต์และ 40 วัตต์เป็นต้น ขนาด 40 วัตต์มีอายุการใช้งาน 8,000 ถึง 12,000 ชั่วโมง ให้ความสว่างของแสงประมาณ 3,100 ลูเมน รูปที่ 15.9 ได้แสดงรายละเอียดส่วนประกอบ ของหลอดฟลูออเรสเซนต์

  ภายในหลอดจะบรรจุด้วยก๊าซเฉื่อย ประเภทอาร์กอนและไอปรอท บริเวณหลอดแก้วด้านในเคลือบด้วยสารเรืองแสง ก๊าชที่บรรจุอยู่ภายในหลอด จะแตกตัวเป็นไอออน เมื่อแรงดันที่ขั้วแคโถด ทั้งสองข้างของหลอดมีค่าสูงพอ ความต้านทานภายในหลอด ก็จะต่ำลงทันที ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหลอดแก้ว ไปกระทบไอปรอท ทำให้ไอปรอท เปล่งรังสีอัลตราไวโอเลตออกมา และจะกระทบกับสารเรืองแสง ที่เคลือบผิวด้านในของหลอดแก้วหลอดจึงสว่างขึ้น

  การต่อวงจรใช้งานเริ่มจากต่อสายไฟ 220 VAC เส้นหนึ่งต่อเข้ากับบาลาสต์ จากบาลาสต์ต่อไปยังขั้วหลอดหนึ่ง ขั้วหลอดสองต่อไปยังสตาร์ทเตอร์ และต่อเข้าขั้วหลอดอีกด้านหนึ่ง จากขั้วหลอดจะต่อเข้าไฟAC อีกเส้นหนึ่งจนครบวงจร รูปที่ 15.10 แสดงการต่อวงจรหลอดฟลูออเรสเซนต์เพื่อใช้งาน


  บัลลาสต์ ที่ใช้กับหลอดฟลูออเรสเซนต์ มีหน้าที่อยู่หลายอย่างคือ สร้างแรงดันไฟฟ้าสูงในขณะที่หลอดเริ่มทำงาน เมื่อหลอดทำงานแล้ว จะทำหน้าที่ลดแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมหลอดให้ต่ำลง และนอกจากนี้ยังทำหน้าที่จำกัดกระแส ไม่ให้ไหลผ่านหลอดมากเกินไป ในขณะที่หลอดให้แสงสว่างออกมา บัลลาสต์ที่นิยมใช้อยู่มี 3 ชนิดคือ ชนิดขดลวด(Choke Coils Ballast) ชนิดหม้อแปลงขดลวดชุดเดียว (Autotranformer Ballast) และชนิดบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์(Electronic Ballast)

สตาร์ทเตอร์ ที่ใช้กับหลอดฟลูออเรสเซนต์ มีหน้าที่เป็นสวิตช์เพื่อช่วยในการจุดไส้หลอด ให้ทำงานมีอยู่หลายชนิดคือ แบบมีก๊าชบรรจุอยู่ภาย(Glow Type) แบบใช้ความร้อน(Thermal Starter) แบบใช้มือในการตัดต่อ(Manual Reset Cutout Starter) และสตาร์ตเตอร์ แบบตัดต่อโดยอัตโนมัติ(Automatic Reset Cutout Starter)

หลอดแสงจันทร์ (Mercury Lamp) เป็นหลอดไฟฟ้า ที่ทำงานด้วยหลักการปล่อยประจุความเข้มสูง มีปริมาณเส้นแรงของแสงสว่าง ต่อวัตต์สูงกว่าหลอดชนิดอื่น ส่องสว่างได้ไกลเหมาะกับงานสนาม นิยมใช้ตามถนน บริเวณเสาไฟฟ้า และโรงงานอุตสาหกรรม นิยมติดตั้งควบคู่กับดวงโคมเสมอ

หลอดแสงจันทร์ 40 วัตต์จะให้แสงสว่างประมาณ 1,600-2,400 ลูเมน มีอายุการใช้งานเฉลี่ยประมาณ 24,000 ชั่วโมง หลอดแสงจันทร์มีอยู่ 2 ชนิดคือ ชนิดที่ใช้บาลาสต์กับชนิดที่ไม่ใช้บาลาสต์ ชนิดที่ไม่ใช้บาลาสต์จะมีอายุการใช้งานที่สั้นกว่า เมื่อเริ่มทำงาน ก๊าซที่อยู่ในหลอด จะเกิดการแตกตัว โดยใช้เวลาประมาณ 10-15 นาทีแล้วแต่ชนิดของหลอด หลอดจะค่อย ๆ เริ่มเปล่งแสงสว่างออกมา เมื่อหลอดดับ แล้วต้องการให้หลอดติดใหม่ ต้องรอให้หลอดเย็นตัวก่อน



หลอดนีออน (Neon Lamp) เป็นหลอดไฟฟ้าชนิดที่มีการบรรจุก๊าซต่าง ๆ เข้าไปเพื่อทำให้เกิดแสงสว่างเป็นสีต่าง ๆ ตามชนิดของสาร หรือก๊าซที่บรรจุเข้าไป ส่วนใหญ่จะใช้เป็นไฟประดับ หรือติดป้ายโฆษณาตามสถานที่ต่าง ๆ บางครั้งอาจดัดหลอด ให้มีรูปร่างเป็นตัวอักษรและข้อความต่าง ๆ โดยทั่วไปหลอดนีออน จะแบ่งประเภทตามแรงดันได้ 2 ประเภทคือแรงดันสูง และแรงดันต่ำ หลอดนีออนในรูปที่ 15.14 เป็นหลอดนีออนรุ่น TLX ที่เป็นหลอดชนิดขั้วเดี่ยว สามารถจุดติดได้ทันที ใช้ร่วมกับบัลลาสต์และโคมโดยเฉพาะ

หลอดไฟที่ใช้ในวงจรไฟฟ้าแสงสว่าง ยังมีอีกหลายแบบที่ผู้เขียนไม่ได้กล่าวถึง และมีใช้ตามที่ต่าง ๆ เพื่อให้นักศึกษารู้จัก และใช้เป็นแนวทางในการศึกษาต่อไป จะขอแสดงรูปภาพของหลอดไฟบางชนิดที่ควรรู้จักดังนี้

หน่วยที่ 14 เครื่องวัดและทดสอบ

สาระสำคัญ

  เนื่องจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ทำงานด้วยสัญญาณทางไฟฟ้าซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นหรือจับต้องได้ ดังนั้นการตรวจสอบและวิเคราะห์วงจร จึงต้องอาศัยเครื่องมือวัดและทดสอบทางอิเล็กทรอนิกส์มาช่วย ในการหาขนาด หรือรูปร่างของสัญญาณ


จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

  1. บอกส่วนประกอบและปุ่มใช้งานของมัลติมิเตอร์ได้
  2. สามารถใช้มัลติมิเตอร์ในการวัดขนาดทางไฟฟ้าได้
  3. บอกส่วนประกอบและปุ่มใช้งานของฟังก์ชันท์เจ็นเนอเรเตอร์ได้
  4. สามารถใช้งานฟังก์ชันท์เจนเนอเรเตอร์ได้
  5. บอกส่วนประกอบและปุ่มใช้งานของออสซิลโลสโคปได้
  6. สามารถใช้ออสซิลโลสโคปในการวัดขนาดและสัญญาณทางไฟฟ้าได้

มัลติมิเตอร์

  มัลติมิเตอร์ (Multi Meter) เป็นเครื่องมือวัดพื้นฐานทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย เพราะมีราคาไม่แพงและสามารถวัดขนาดทางไฟฟ้าได้หลายอย่าง มัลติมิเตอร์ที่ใช้งานกันทั่วไป ส่วนใหญ่จะเป็นแบบขดลวดเคลื่อนที่ โดยสามารถทำการวัดพื้นฐานได้ 4 อย่างคือ
  1. วัดแรงดันไฟตรง
  2. วัดแรงดันไฟสลับ
  3. วัดกระแสไฟตรง
  4. วัดค่าความต้านทาน

โดยมีลักษณะและส่วนประกอบดังรูป

โดยส่วนประกอบต่างๆเป็นดังนี้

  1. เข็มมิเตอร์ : ใช้อ่านค่าร่วมกับสเกลวัด
  2. สกรูปรับแต่งเข็ม : ใช้ปรับแต่งให้เข็มชี้ในตำแหน่งเลข 0 เพื่อความถูกต้องก่อนเริ่มวัด
  3. ขั้วต่อ OUTPUT ใช้วัดสัญญาณไฟฟ้า โดยจะตัดค่าไฟตรงของสัญญาณออกไป
  4. ขั้วต่อ + หรือ ขั้ว P ใช้ต่อกับสายวัดสีแดง
  5. ขั้วต่อ – หรือ COM ใช้ต่อกับสายวัดสีดำ
  6. ฝาด้านหน้า
  7. สเกลวัด
  8. กระจก
  9. ฝาด้านหลัง
  10. ปุ่มปรับ 0 โอห์ม ADJ : ใช้ปรับแต่งในการวัดค่าความต้านทาน
  11. ปุ่มเลือกย่านวัด

หมายเหตุ มัลติมิเตอร์แต่ละยี่ห้อและแต่ละรุ่นอาจมี ปุ่มและตำแหน่งของปุ่มที่แตกต่างกัน การใช้งานจึงควรดูที่ชื่อปุ่มเป็นหลัก



การอ่านสเกล

การอ่านค่าจากมัลติเตอร์จะต้องอ่านสเกลที่ตรงกับย่านวัด จึงจะได้ค่าที่ถูกต้อง โดยส่วนใหญ่มักมีสเกลดังรูป

โดย …

          สเกล A ใช้อ่านค่าความต้านทาน
          สเกล B ใช้ อ่านค่ากระแสและแรงดันไฟตรง
          สเกล C ใช้อ่านค่าแรงดันไฟสลับ
          สเกลอื่น ๆ ใช้ในการอ่านค่าพิเศษต่างๆ เช่น ค่าอัตราขยาย และกระแสรั่วไหล เป็นต้น


ในการอ่านค่าให้ถูกต้อง จะต้องมองให้เข็มทับกับเงาของเข็มบนกระจกเงาบนสเกล แล้วจึงทำการอ่านค่าตามสเกลที่ตรงกับย่านวัด และ ควรวางมิเตอร์ในแนวที่กำหนดซึ่งส่วนใหญ่จะวางแนวนอน ค่าที่อ่านจึงจะถูกต้อง



การวัดแรงดันและกระแสไฟตรง

  กรณีการวัดแรงดันจะต้องต่อสายวัดคร่อมหรือขนานกับอุปกรณ์ที่จะวัด แต่ถ้าเป็นการวัดกระแส จะต้องต่อสายวัดในลักษณะอนุกรมกับวงจรที่จะวัด  ดังรูปที่ 14.3



ขั้นตอนในการวัด เป็นดังนี้
  1. ตั้งย่านวัดให้ถูกต้อง คือ ถ้าวัดแรงดันต้องใช้ย่านวัด DC V ถ้าวัดกระแสต้องใช้ย่านวัด DC mA
  2. ตั้งย่านวัดที่มีค่าเหมาะสม ถ้าไม่สามารถประเมินค่าที่จะวัดได้ ให้ตั้งย่านวัดสูงๆไว้ก่อน แล้วค่อยลดย่านวัดลง เพื่อมิเตอร์จะได้ไม่เสียเนื่องจากตีเกินสเกล
  3. ต้องต่อสายวัดให้ถูกต้อง คือ ถ้าวัดแรงดันจะต่อขนานกับตำแหน่งที่จะวัด แต่ถ้าวัดกระแสจะต้องต่ออนุกรมกับวงจรที่จะวัด
  4. ต้องต่อขั้วสายวัดให้ถูกต้องมิฉะนั้นเข็มจะตีกลับทำให้เสียได้
  5. อ่านค่า จากสเกลที่ถูกต้อง โดยในกรณีย่านวัดค่าแรงดันไฟตรงส่วนใหญ่จะมี 7 ย่านวัดโดยสเกลที่ใช้อ่าน และตัวคูณค่า จะเป็นดังตาราง


ย่านวัดกระแส จะมีทั้งหมด 4 ย่านวัด โดยแสดงสเกลที่ใช้อ่าน และตัวคูณค่า ดังตาราง




การวัดแรงดันไฟสลับ

  จะกระทำในลักษณะเช่นเดียวกับการวัดแรงดันไฟตรง คือต่อสายวัด คร่อมขนานกับอุปกรณ์ หรือตำแหน่งที่จะวัด แต่ไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงขั้วสาย  และจะต้องตั้งย่านวัดที่ AC V สำหรับย่านวัดจะมีทั้งสิ้น 4 ย่านวัด โดยสเกลและตัวคูณค่าจะเป็นดังตาราง



การวัดค่าความต้านทาน

การวัดค่าความต้านทานเราจะใช้ย่านวัด W  โดยจะมี 4-5 ย่านวัด คือ



ขั้นตอนในการวัดกระทำดังนี้

  1. ทำการแต่งก่อนวัด โดยนำปลายสายวัดทั้งสองมาแตะกัน เข็มมิเตอร์จะตีขึ้น ถ้าเข็มไม่ตีขี้น อาจเป็นเพราะ แบตเเตอรี่ที่อยู่ภายในมัลติมิเตอร์ อาจจะหมด (ในมิเตอร์จะมีแบตเตอรี่ภายในเป็น ขนาด 1.5 V 2 ก้อน และ ขนาด 9 V 1 ก่อน ใช้ในกรณีวัดค่าความต้านทาน)
  2. หมุนปุ่มปรับ 0 โอห์ม ADJ จนกระทั่งเข็มชี้ที่ปลายสเกลด้านขวาที่ตำแหน่ง 0 โอห์ม จากนั้นนำปลายสาย ไปต่อวัดตัวต้านทาน หรืออุปกรณ์ที่ต้องการ (ในขณะวัดจะต้องไม่มีไฟผ่านอุปกรณ์ที่วัด มิฉะนั้น มิเตอร์อาจไหม้ได้)
  3. อ่านค่าตาม สเกล A และใช้ตัวคูณค่าตามตารางด้านบน


ครื่องกำเนิดสัญญาณไฟฟ้า

  เครื่องกำเนิดสัญญาณไฟฟ้า หรือที่เรียกกันว่าซีกแนลเจนฯ (Signal Generator)  หรือ ฟังก์ชันท์เจนฯ (Function Generator)  คือเครื่องมือที่ใช้ผลิตสัญญาณทางไฟฟ้า รูปร่างต่างๆ เช่น รูปซายน์ (Sine Wave) รูปสี่เหลี่ยม(Square Wave)  รูปสามเหลี่ยมหรือรูปฟันเลี่อย (Triangle or Saw Tooth Wave) โดยลักษณะและส่วนประกอบจะเป็นดังรูป

วิธีใช้งาน

1. เปิดปุ่ม POWER (หมายเลข 2)

2. เลือกรูปแบบสัญญาณจากปุ่มเลือกรูปสัญญาณ (หมายเลข 5)
3. เลือกย่านวัดจาก ปุ่มเลือกย่านความถี่ (หมายเลข 6) 
4. ปรับค่าความถี่จากสเกล (หมายเลข 8)
5. ปรับค่าความแรงสัญญาณโดยการหมุน ตัวปรับระดับแรงดันขาออก (หมายเลข 7)
6. ต่อสายต่อเข้าที่ขั้วต่อสัญญานขาออก (หมายเลข 4)
7. ใช้ออสซิลโลสโคป วัดความแรงและรูปสัญญาณก่อนต่อให้กับวงจร
8. หากสัญญานแรงเกินไปให้ปรับลดความแรงจากตัวปรับลดทอนสัญญาณ (หมายเลข 3)
9. การใช้งานควรต่อผ่านตัวเก็บประจุ เพื่อกันไฟตรงจากวงจรที่ต่อไหลเข้าเครื่องกำเนิดสัญญาณ


  เครื่องกำเนิดสัญญาณ ซึ่งเป็นฟังก์ชันท์เจนฯ ยังเแบ่งออกตามย่านความถี่ คือย่านความถี่เสียง (Audio Frequency) มักเรียกว่า เอเอฟเจนฯ(AF Generator) และ ย่านความถี่วิทยุ (Radio Frequency) มักเรียกว่า อาร์เอฟเจนฯ(RF Generator) นอกจากนี้ ยังมี เครื่องกำเนิดสัญญาณรูป

สี่เหลี่ยมที่สามารถปรับช่วงความกว้างของสัญญาณ (Pulse Width)ได้ เรียกว่า พัลซ์เจนเนอเรเตอร์ (Pulse Generator) และ เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปซายน์ ที่สามารถปรับช่วงความถี่ในช่วงกว้างเรียกว่า สวีฟ เจนเนอเรเตอร์ (Sweep Generator) ซึ่งมักใช้กับวงจรวิทยุ-โทรทัศน์



ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope)

  ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดสัญญาณทางไฟฟ้า ข้อดีของออสซิลโลสโคปคือ นอกจากจะได้ขนาดของสัญญาณแล้ว เรายังเห็นรูปร่างของสัญญาณด้วยว่ามีรูปอย่างไร นอกจากนี้ออสซิลโลสโคปยังมีความต้านทานภายในสูงมาก ทำให้ การวัดแรงดันมีความถูกต้องมากขึ้น ในกรณีวัดแรงดันตกคร่อมความต้านทานที่มีค่าสูงๆ ลักษณะส่วนประกอบ และปุ่มปรับต่างๆ ของออสซิลโลสโคปจะเป็น ดังรูป




ก่อนเริ่มใช้งาน

ก่อนการนำออสซิลโลสโคปไปใช้งาน ในการวัดขนาดและสัญญานต่างๆ เราจะต้องทำการปรับแต่งออสซิลโลสโคปให้ถูกต้องเสียก่อนดังนี้
  1. เปิดปุ่ม Power ของเครื่อง
  2. ปรับ ความเข้มของแสง(ปุ่ม INTEN) และ โฟกัส (ปุ่ม FOCUS)ให้เหมาะสม
  3. ต่อสายวัดเข้ากับขั้วอินพุต ของ แชนแนล 1 (CH-1)  หรือ แชนแนล 2 (CH-2)
  4. นำสายวัดต่อเข้าที่ขั้ว CAL ของออสซิลโลสโคป เพื่อตรวจสอบสายและหัววัดก่อนเริ่มวัด
  5. ตั้ง แชนแนลการวัดให้ถูกต้อง  โดยใช้ปุ่มเลือกแชนแนล (ปุ่มที่ 17) ว่าต้องการวัดที่แชนแนลไหน หรือต้องการแสดงทั้ง 2 แชนแนล (Dual)
  6. ตั้งสวิตช์เลือกไว้ที่ตำแหน่ง GND ก่อน
  7. ทำการปรับเส้นภาพบนจอให้อยู่ตรงตำแหน่งแนวเส้นหลักดังรูป โดยใช้ ปุ่ม X-POS (ปุ่มที่ 9) และ Y-POS (ปุ่มที่ 8)

หลังจากที่เราทำการปรับแต่งออสซิลโลสโคปเรียบร้อย ดังกล่าวข้างต้นแล้ว เราก็สามารถนำออสซิลโลสโคป ไปใช้ในการวัดค่าต่างๆ ทางไฟฟ้าได้ดังนี้



วัดแรงดันด้วยออสซิลโลสโคป

วิธีวัดแรงดันด้วยออสซิลโลสโคป ทำในลักษณะเช่นเดียวกับการวัดด้วยมัลติมิเตอร์  คือต่อสายวัดเข้าคร่อมตัวอุปกรณ์หรือจุดที่ต้องการวัด แล้วทำการปรับค่าต่างๆดังนี้

1. ถ้าเป็นการวัดสัญญาณรวม ให้เลื่อนสวิตช์ เลือกสัญญาณ DC-AC-GND ไปที่ DC 

2. แต่ถ้าต้องการตัดสัญญานไฟตรงออกจากสัญญาณ ให้ต้อง เลื่อนสวิตช์เลือกสัญญาณ DC-AC-GND ไปที่ AC แทน
3. การอ่านค่าแรงดัน ให้อ่านจากสเกลบนหน้าจอภาพ จากนั้นนำมาคูณกับ ค่าของปุ่ม VOLTS / DIV จะได้เป็นค่าแรงดัน





วัดกระแสด้วยออสซิลโลสโคป

  ตามความเป็นจริง ออสซิลโลสโคปไม่สามารถวัดกระแสได้ แต่เราสามารถคำนวณค่าเพื่อหากระแสได้ โดยต่อตัวต้านทานค่าน้อยๆ อนุกรมกับวงจร แล้ววัดค่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานนั้น  แล้วนำมาคำนวณหาค่ากระแสตามกฏของโอห์มคือ

       กระแสที่วัดได้  =   แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน / ค่าความต้านทานของตัวต้านทาน



วัดความถี่ด้วยออสซิลโลสโคป

การวัดความถี่ด้วยออสซิลโลสโคป ทำดังนี้

1. ตั้งระดับ GND ที่เส้นแกนกลางมาตราฐานของออสซิลโลสโคป

2. ต่อสายวัดของออสซิลโลสโคปขนานกับจุดที่ต้องการวัด
3. ปรับขนาดแรงดันของสัญญาณให้เหมาะสม ด้วยปุ่ม VOLTS/DIV
4. ขยายการแสดงผลด้านกว้างของสัญญาณให้เห็นได้ชัดเจน ด้วยปุ่ม TIMES/DIV
5. อ่านค่าสเกลในช่วงคาบเวลาหนึ่ง ลูกคลื่น (1 Cycle)
6. นำค่าจากสเกลมาคูณกับค่าในการปรับ TIMES/DIV
จะได้เป็นค่าคาบเวลาใน 1 ลูกคลื่น (Time Period)
7. หาค่าความถี่จากส่วนกลับของค่า Time Period โดย… ค่าความถี่ (Hz) = 1/ ค่าคาบเวลา 1 ลูกคลื่น




ข้อควรระวังในการวัด

   ในออสซิลโลสโคบบางเครื่อง จะมีปุ่มปรับย่อยเพื่อให้การดูรูปสัญญาณ เรียกว่าปุ่ม VARIABLE ซึ่งมักเป็นปุ่มซ้อนอยู่กับปุ่มปรับย่านวัดแรงดัน (VOLTS/DIV) และ ปุ่มปรับวัดคาบเวลา(TIMES/DIV) ดังนั้นในการวัดค่าที่ถูกต้อง ปุ่มดังกล่าวจะต้องอยู่ในตำแหน่ง CAL เพื่อให้การอ่านค่า จากจอภาพได้ค่าที่ถูกต้อง นอกจากนี้ในบางเครื่องยังสามารถขยายสัญญาณ โดยดึงปุ่มย่อยดังกล่าวออกมาได้อีก จึงควรระมัดระวังเป็นพิเศษ มิฉะนั้นจะทำให้การอ่านไม่ถูกต้อง


















หน่วยที่ 13 การประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์

สาระสำคัญ

  การประกอบวงจรด้านอิเล็กทรอนิกส์ เป็นส่วนหนึ่งในการนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ ซึ่งช่วยสร้างให้เกิดแรงบันดาลใจในการเรียนรู้ต่อไป ดังนั้นจึงนับว่าเป็นสิ่งที่ช่วยเสริมและกระตุ้นการเรียนรู้ของนักศึกษาได้เป็นอย่างดี และเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่งในการปฏิบัติงานอิเล็กทรอนิกส์


จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

  1. บอกวิธีการในการประกอบวงจรได้ถูกต้อง
  2. แยกประเภทของแผ่นวงจรพิมพ์ได้
  3. บอกลักษณะของแผ่นวงจรพิมพ์อเนกประสงค์แบบต่างๆได้ถูกต้อง
  4. บอกขั้นตอนในการสร้างแผ่นวงจรพิมพ์ด้วยตัวเองได้ถูกต้อง
  5. มีทักษะในการสร้างแผ่นวงจรพิมพ์และประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้

สิ่งที่ควรรู้ในการประกอบวงจร

  การประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ คือการเชื่อมต่ออุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์เข้าด้วยกันโดยใช้ตัวนำไฟฟ้า เช่นสายไฟ หรือ แผ่นวงจรพิมพ์หรือแผ่นปรินซ์ ที่เป็นลายทองแดง ซึ่งมีข้อควรรู้ดังต่อไปนี้
  1. รู้จักเลือกใช้เครื่องมือให้ถูกประเภทและใช้อย่างถูกวิธี เช่นเลือกหัวแร้งบัดกรีที่มีกำลังวัตต์เหมาะสมกับงาน, รู้วิธีการบัดกรีที่ถูกต้อง เป็นต้น
  2. รู้จักอุปกรณ์ที่จะนำมาต่อแต่ละชนิดว่ามีรูปร่างและลักษณะอย่างไร มีค่าและขนาดเท่าไร เพื่อจะได้ประกอบวงจรได้ถูกต้อง และลดความเสียหาย ที่จะเกิดขึ้น จากการต่ออุปกรณ์ผิดหรือ วงจรไม่ทำงาน เนื่องจากต่อขาอุปกรณ์ผิด หรือใส่ค่าผิด ใส่อุปกรณ์ผิดขั้ว โดยอุปกรณ์ที่ควรระวังมีดังนี้
  • ตัวต้านทาน สิ่งที่ต้องระวังคือ เรื่องค่าของตัวต้านทาน และ ขนาดของตัวต้านทาน เช่น เราอาจใส่ตัวต้านทานผิดขนาด ทำให้ตัวต้านทานไหม้ได้
  • ตัวเก็บประจุ ต้องระวังเรื่องค่า และชนิด เพราะในบางวงจร แม้เราจะใส่ค่าถูกต้อง แต่ถ้าใส่ผิดชนิด อาจทำให้วงจรไม่ทำงาน โดยเฉพาะวงจรที่ทำงานกับความถี่สูง เช่นใส่ตัวเก็บประจุชนิดไมลาร์ แทน ชนิดเซรามิค นอกจากนี้ ถ้าเป็นตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลต์ ควรระวังเรื่องการต่อผิดขั้วด้วย เพราะอาจทำให้ ตัวเก็บประจุระเบิดได้
สำหรับอุปกรณ์ประเภทที่มีหลายขา เช่น ไดโอด, ทรานซิสเตอร์, ไดแอค, ไตรแอค ต้องระวังเรื่องตำแหน่งขา และ ขนาด โดยทั่วไปต้องใส่ให้ถูกขาและถูกเบอร์ และอุปกรณ์ประเภทไอซี ควรระวังเรื่องตำแหน่งขา เพราะอาจเสียหายทันทีถ้าใส่ผิด
  1. รู้วิธีการต่อประกอบกับแผ่นวงจรพิมพ์แบบอเนกประสงค์ หรือรู้วิธีการทำแผ่นวงจรพิมพ์ขึ้นใช้เอง
  2. เข้าใจการทำงานของวงจร เพื่อความสะดวกในการตรวจสอบ และตรวจซ่อม


แผ่นวงจรพิมพ์

  การประกอบวงจรทางอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่จะประกอบบนแผ่นวงจรพิมพ์ หรือ ที่เรียกกันทั่วไปคือแผ่นปรินซ์ หรือ แผ่น PCB (Printed Circuit Board) ซึ่งด้านหนึ่งที่ใส่อุปกรณ์จะเป็นฉนวน และ อีกด้านจะเป็นแผ่นทองแดงบางๆ จุดเด่นของการต่อเชื่อมวงจร ด้วยแผ่นวงจรพิมพ์ แทนการใช้สายต่อ คือ อุปกรณ์จะถูกวางอย่างเป็นระเบียบ และ ประหยัดพื้นที่ ลดความวุ่นวายจากการโยงสายที่ซับซ้อน และสามารถที่จะผลิตเป็นอุตสาหกรรมได้ด้วย แผ่นวงจรพิมพ์จะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ  คือ แผ่นวงจรพิมพ์แบบอเนกประสงค์ และ  แผ่นวงจรพิมพ์เปล่า


1. แผ่นวงจรพิมพ์แบบ อเนกประสงค์ (Universal Board)

  แผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้โดยมากมักจะมีการวางลายทองแดงเป็นเส้น ๆ และมีการเจาะรูไว้แล้ว สามารถเสียบอุปกรณ์ลงไปได้ทันที แต่อาจต้องมีการตัดลายทองแดง หรือเชื่อมต่อด้วยสายไฟในบางจุด ส่วนใหญ่มักใช้กับการประกอบวงจรที่ไม่ซับซ้อนหรือมีอุปกรณ์ไม่กี่ตัว โดยเราอาจจะแบ่งได้ตามแนวเส้นทองแดงด้านหลังเป็น 3 แบบคือ

1.1 ไอซีบอร์ด (IC Board) จะมีการวางตำแหน่งขาเป็นแนว ๆ แบบขาไอซี โดยระยะห่างระหว่างรูเจาะเท่ากับระยะห่างของขาไอซีพอดี ส่วนลายทองแดงจะมีลักษณะเป็นแถบยาวต่อเนื่องเป็นระยะเท่าๆกัน ดังรูป

    สำหรับการใช้งานจำเป็นต้องมีการตัดลายทองแดงเป็นบางส่วน และเชื่อมต่อด้วสายไฟในบางจุด


1.2 โปรโตบอร์ด (Proto Board) จะมีลักษณะของลายทองแดง เหมือนกับแผ่นโปรโตบอร์ดที่เราใช้ต่อทดลองวงจร ดังรูปที่ 13.2

1.3 แพดบอร์ด (Pad Board) ลักษณะของแผ่นวงจรพิมพ์จะไม่มีลายทองแดงเชื่อมต่อ แต่มีเพียงลายทองแดงเป็นจุด ๆ เหมือนเป็นหลักยึดอุปกรณ์ ดังรูปที่ 13.3 โดยการใช้งานจะต้องเชื่อมต่อระหว่างสายระหว่างจุดดังกล่าวตามวงจร



2. แผ่นวงจรพิมพ์เปล่า

  แผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้จะมีแผ่นทองแดงบาง ๆ เคลือบอยู่ตลอดแผ่น ในการใช้งาน  จำเป็นต้องกัดลายทองแดงบางส่วนออกไป ด้วยน้ำยาหรือ กรดกัดปรินซ์ โดยอาจจะมี 4 ลักษณะ คือ

2.1 แบบหน้าเดียว (Single Side PCB)  แบบนี้จะมีลายทองแดงเคลือบอยู่เพียงหน้าเดียว เหมาะสำหรับวงจรที่ไม่ยุ่งยากซับซ้อนจนเกินไปนัก แผ่นวงจรพิมพ์แบบนี้จะราคาถูกและมีการใช้งานกว้างขวาง เพราะผู้ใช้สามารถกัดลายทองแดงเองได้  จึงมักนิยมใช้ในการทำโครงงานพื้นฐานต่าง ๆ

2.2 แบบ 2  หน้า (Double Side PCB) แบบนี้จะมีทองแดงเคลือบอยู่ทั้ง 2 ด้าน ส่วนใหญ่ด้านหนึ่ง มักจะปล่อยให้เป็นลายทองแดงเต็มแผ่น ในลักษณะเป็น กราวน์เพลน (Ground Plane) โดยมีจุดประสงค์เพื่อลดสัญญาณรบกวน มักใช้ในวงจรเครื่องรับหรือเครื่องส่งวิทยุ

2.3 แบบ 2 หน้า เชื่อมต่อกัน (Double Side Plate Trough Hole PCB) หรือที่มักเรียกกันทับศัพท์ว่า แบบเพลททรูโฮล โดยแบบนี้ จะมีลายทองแดงเคลือบอยู่ทั้ง 2 ด้าน และมีเชื่อมต่อกันระหว่างทองแดงทั้งสองด้าน ผ่านทางรูที่ทำเป็นพิเศษ  แผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้ส่วนใหญ่ จะมีการวางอุปกรณ์ทั้งสองด้าน และลดพื้นที่ได้มาก ส่วนใหญ่มักจะสร้างเป็นวงจรสำเร็จมาจากทางโรงงานมากกว่า

2.4 แบบหลายชั้น (Multi Layer PCB) แผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้จะมีความซับซ้อนมาก โดยจะมีลายทองแดงอยู่ด้านในด้วย และมีการเชื่อมต่อกันผ่านทางรูที่ทำพิเศษ  แผ่นวงจรประเภทนี้ส่วนใหญ่มักทำสำเร็จมาจากโรงงานเช่นเดียวกัน เพราะมีการสร้างที่ซับซ้อน และยุ่งยากมาก ผู้ใช้ทั่วไปไม่สามารถทำได้

  นอกจากนี้ยังมีการเรียกแผ่นวงจรพิมพ์ ตามสารที่เป็นพื้นฉนวน เช่น แผ่นวงจรพิมพ์แบบ เบกาไลต์ (Bakelite) ซึ่งใช้ เบกาไลต์เป็นฉนวน ส่วนใหญ่มักมีสีน้ำตาล  แผ่นวงจรพิมพ์แบบกลาสอีพ๊อกซี่ (Glass Epoxy) ซึ่งจะใช้ใยแก้ว เป็นฉนวน มักมีสีต่าง ๆ แต่ส่วนใหญ่มักทำเป็นสีเขียว หรือ สีฟ้า



การทำแผ่นวงจรพิมพ์ 

  ในการทำแผ่นวงจรพิมพ์เพื่อใช้ในงานเล็ก ๆ ส่วนตัวมักนิยมใช้แผ่นวงจรพิมพ์แบบอเนกประสงค์ (Universal PCB) เพราะสะดวกรวดเร็วกว่า แต่ถ้าวงจรมีความซับซ้อนมากก็จำเป็นต้องออกแบบบนแผ่นวงจรพิมพ์เปล่า ๆ แล้วนำมากัดลาย วงจร ซึ่งอาจใช้วิธีเขียนลายวงจรด้วยมือ แต่โดยส่วนใหญ่ในการผลิตจำนวนมาก ๆ หรือผลิตเป็นอุตสาหกรรม มักใช้การทำแม่แบบสกรีน และใช้ซอฟต์แวร์เข้าช่วย ในที่นี้จะกล่าวเฉพาะการทำแผ่นวงจรพิมพ์หน้าเดียวด้วยมือ อย่างง่าย ๆ ซึ่งจะมีขั้นตอนดังนี้ี



  1. สร้างลายวงจรต้นแบบ (Layout Drawing) คือขั้นตอนในการสร้างแบบลายวงจรตามแบบเส้นวงจร (Schematic Circuit) ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ใช้เวลามากที่สุด โดยกรณีทำเองด้วยมือ จะเริ่มด้วยการกำหนดตำแหน่งอุปกรณ์ลงบนกระดาษ จากนั้นทำการร่างเส้นลายวงจร ในส่วนลายทองแดงเพื่อต่อเชื่อมถึงกัน ปัจจุบันนิยมใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ เช่น โปรแกรม Orcad หรือ Protel มาช่วยในงานดังกล่าว
  2. ตัดแผ่นวงจรพิมพ์เปล่า ตามขนาดต้นแบบ ด้วยเลื่อยฉลุ
  3. ทำความสะอาดแผ่นวงจรพิมพ์ด้านที่เป็นผิวทองแดง เพื่อล้างคราบไข หรือสิ่งสกปรกอื่น
  4. คัดลอกลายลงบนแผ่นวงจรพิมพ์ โดยวางแผ่นวงจรพิมพ์ให้ด้านที่เป็นทองแดงอยู่ด้านบน จากนั้นใช้กระดาษก๊อบปี้ หรือกระดาษคาร์บอน ที่ใช้กับงานพิมพ์ดีด วางทับบนผิวทองแดง แล้วนำกระดาษลายวงจรที่ออกแบบไว้แล้วมาวางทับลงไป ทำการลอกลาย โดยใช้ดินสอหรือปากกาปลายแหลม เขียนทับลงไปบนกระดาษต้นแบบ เพื่อให้ลายที่เขียนทับไปติดกับผิวทองแดงของแผ่น PCB เพื่อเป็นแนวในการลงหมึกต่อไป
  5. นำกระดาษคาร์บอน และ กระดาษต้นแบบลายวงจรออก แล้วใช้สีหรือปากกาเคมีเขียนตามแนวลายวงจร ที่ลอกแบบไว้ โดยพยายามเทียบจากต้นแบบไปด้วย เพื่อป้องกันความผิดพลาด จากนั้นรอให้หมึกแห้งสนิทก่อนนำไปกัดลายวงจร
  6. เตรียมสารละลายที่จะใช้กัดลายวงจร โดยใช้กรดกัดปรินซ์ (จะเป็นผงหรือก้อนสีเหลืองเข้ม ๆ ซึ่งความจริงคือสารเคมีที่ชื่อ เฟอริค คลอไลด์ และมีสภาพเป็นด่าง) ละลายกับน้ำในปริมาณที่เหมาะสม (อัตราส่วนที่นิยมใช้กันคือ กรด ½ กิโลกรัม กับ น้ำ 1 ลิตร ) ใช้ไม้หรือแท่งพลาสติก กวนส่วนผสมให้เข้ากัน
  7. นำแผ่นวงจรพิมพ์ที่วาดแบบลายวงจรเสร็จแล้วมากัด โดยแช่ลงในกรดที่เตรียมไว้ ในทางปฏิบัติจะวางด้านที่เป็นทองแดงไว้ด้านบน และพยายามเขย่าภาชนะที่ใส่กรดไปมา ไม่ควรแช่ทิ้งไว้เฉย ๆ ที่ทำดังนี้เพื่อให้ทองแดง ที่ถูกกัดแล้วหล่นลงไปด้านล่างภาชนะ ไม่หล่นบนผิวทองแดงด้านบน ซึ่งจะช่วยให้กัดเสร็จเร็วขึ้น ในกรณีต้องการแช่ทิ้งไว้ ควรวางแผ่นวงจรพิมพ์ในลักษณะ แนวดิ่ง หรือตะแคงเล็กน้อย ไม่ควรวางนอน แต่ต้องใช้ส่วนผสมที่เข้มข้นมากกว่าเดิม เวลาที่ใช้ในการกัดปกติจะอยู่ประมาณ 10-20 นาที ในขณะทำถ้าเป็นไปได้ควรสวมถุงมือยาง เพื่อไม่ให้กรดกัดถูกผิวหนัง แต่ถ้ากรดถูกผิวหนังหรือเข้าตา ต้องรีบล้างออกด้วยน้ำจำนวนมาก ๆ โดยเร็ว
  8. เมื่อกัดเสร็จเรียบร้อย ก็ดำเนินการล้างสีออกด้วยทินเนอร์ จากนั้นก็ทำความสะอาดด้านลายทองแดง ด้วยผงซักฟอกและสก๊อตไบต์ แล้ววางทิ้งให้แห้ง
  9. จากนั้นนำมาเคลือบลายทองแดง ด้วยน้ำยาเคลือบที่มีขาย หรือ อาจจะทำขึ้นเองโดยใช้ยางสนผสมกับทินเนอร์ก็ได้ เพื่อเคลือบผิวทองแดงให้สะอาด และไม่หมองไว
  10. เจาะรูตามขนาดขาของอุปกรณ์ โดยใช้สว่าน ก็จะได้แผ่นวงจรพิมพ์ตามต้องการ


pict

pict
pict

วันอังคารที่ 2 ตุลาคม พ.ศ. 2555

หน่วยที่ 12 เทคนิคการบัดกรี

สาระสำคัญ

  การประกอบวงจรด้านอิเล็กทรอนิกส์ จำเป็นต้องอาศัยการบัดกรีเป็นพื้นฐาน โดยส่วนใหญ่พบว่าปัญหาเกี่ยวกับการประกอบวงจร แล้ววงจรไม่ทำงาน เกือบ 90% เป็นปัญหาจากการบัดกรี ดังนั้นการฝึกการบัดกรีที่ถูกต้อง จึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในการปฏิบัติงานอิเล็กทรอนิกส์


จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

  1. บอกความหมายของการบัดกรีได้ถูกต้อง
  2. บอกชนิดของหัวแร้งที่ใช้ในงานบัดกรีได้
  3. บอกเทคนิคในการบัดกรีชิ้นงานได้ถูกต้อง
  4. บอกวิธีในการถอนบัดกรีได้ถูกต้อง
  5. มีทักษะในการบัดกรีชิ้นงาน

การบัดกรีคืออะไร

  การเชื่อมวัสดุเข้าด้วยกันอาจทำได้หลายวิธี  วิธีที่สะดวกและใช้กันมากคือการใช้กาวเป็นตัวประสาน แต่อย่างไรก็ตามการเชื่อมต่อด้วยวิธีนี้ มีจุดอ่อนในด้านความแข็งแรงในการเกาะยึดตัวและการนำไฟฟ้า ดังนั้นในงานด้านโลหะจึงมักใช้วิธีการเชื่อมประสาน โดยการเชื่อมต่อ จะต้องใช้ความร้อนสูงเพื่อหลอมโลหะเข้าด้วยกัน แต่ในงานด้านอิเล็กทรอนิกส์นอกจากต้องการในด้านความแข็งแรงในการยึดเหนี่ยวแล้ว ยังต้องการการต่อเชื่อมกันทางไฟฟ้าด้วย และยังต้องการความสะดวกในการถอดถอนการเชื่อมต่อในภายหลัง จึงนิยมวิธี การบัดกรี ดังนั้นเราจึงอาจกล่าวได้ว่าการบัดกรีคือ การเชื่อมต่อโลหะเข้าด้วยกันโดยใช้วัสดุตัวกลางซึ่งเป็นโลหะผสมของดีบุกและตะกั่วเป็นตัวเชื่อมประสาน เพื่อจุดประสงค์ให้มีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้า และสะดวกต่อการถอดถอนในภายหลัง

  การบัดกรีจะต้องมีอุปกรณ์หลัก 2 อย่างคือ หัวแร้งบัดกรี และ ตะกั่วบัดกรี โดยหัวแร้งบัดกรี จะใช้เพื่อให้ความร้อนในการละลายตะกั่วบัดกรี ให้เชื่อมประสานกับชิ้นงาน ส่วนตะกั่วบัดกรีจะมีส่วนผสมระหว่างดีบุกและตะกั่ว และจะมีฟลั๊กซ์ ซึ่งกันการเกิดอ๊อกไซด์ของโลหะ ซึ่งเป็นอุปสรรคในการเชื่อมต่อในระหว่างการบัดกรี



หัวแร้งบัดกรี

  หัวแร้งบัดกรีที่ใช้ในงานบัดกรีด้านอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ มักจะเป็นหัวแร้งที่สร้างความร้อนจากพลังงานไฟฟ้า เพื่อความสะดวกในการใช้งานซึ่งเรียกว่า หัวแร้งบัดกรีไฟฟ้า(Electric Soldering Iron) โดยทั่วไปจะมี 2 ชนิดคือ หัวแร้งปืน และหัวแร้งแช่

1. หัวแร้งปืน (Electric Soldering Gun)

  เป็นหัวแร้งประเภทที่ใช้ความร้อนสูงและรวดเร็ว โดยการทำงานของหัวแร้งชนิดนี้จะใช้หลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า คือแปลงแรงดันไฟบ้าน ให้เป็นไฟฟ้าแรงดันต่ำ แต่จ่ายกระแสได้สูง โดยภายในตัวหัวแร้งจะมีลักษณะเป็นหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งมีขดลวด 3 ชุด พันอยู่บนแกนเหล็ก โดยชุดปฐมภูมิ จะพันด้วยลวดเส้นเล็กจำนวนรอบมาก ๆ นำไปต่อเข้ากับปลั๊กไฟบ้าน 220 V ส่วนทางด้านชุดทุติยภูมิจะมี 2 ขด คือ ขดเส้นลวดเล็ก พันให้ได้แรงดันไฟฟ้าประมาณ 2.2 โวลต์ เพื่อใช้ไปจุดหลอดไฟขนาดเล็กเพื่อแสดงการทำงาน และอีกขดจะพันด้วยลวดเส้นใหญ่โดยพัน 5-6 รอบ เพื่อให้ได้กระแสสูงมากและต่อเข้ากับชุดปลายหัวแร้ง เพื่อสร้างความร้อนในการบัดกรี การปิด-เปิดการทำงานจะใช้สวิตช์ ซึ่งทำลักษณะคล้ายไกปืน ในการเปิด-ปิดการให้ความร้อนในขณะใช้งาน


  หัวแร้งชนิดนี้จะให้ความร้อนสูงเหมาะสำหรับงานบัดกรีที่ต้องการความร้อนมาก ๆ เช่น การบัดกรีสายไฟกับหลักต่อสาย, การบัดกรีอุปกรณ์ตัวโต ๆ และการบัดกรีรอยต่อเพื่อถอดเปลี่ยนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น แต่จะมีข้อเสียคือ ไม่เหมาะกับการบัดกรีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพราะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดมีความไวต่อความร้อน ถ้าใช้ความร้อนสูงเกินไป อาจทำให้อุปกรณ์ดังกว่าเสื่อมสภาพหรือเสียหายได้ นอกจากนี้ยังมีการแพร่สนามแม่เหล็ก จึงไม่ควรบัดกรีอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยระบบแม่เหล็ก เช่น หัวเทป หรือสวิตช์แม่เหล็ก



2. หัวแร้งแช่ (Electric Soldering)

  หัวแร้งชนิดนี้ เมื่อต้องการใช้งาน จะต้องเสียบปลั๊กทิ้งไว้ให้ร้อนตลอดเวลา เพราะไม่มีสวิตช์ปิด-เปิด แบบหัวแร้งปืน โดยมากจะต้องเสียบเข้ากับปลั๊กไฟฟ้าตลอด จนกว่างานจะเสร็จ เนื่องจากเมื่อเสียบใหม่ จะต้องรอเป็นเวลานานพอควร หัวแร้งจึงจะร้อนถึงระดับใช้งาน โครงสร้างภายในจะเป็นเส้นลวดความร้อน พันอยู่บนฉนวนที่ห่อหุ้มด้วยไมก้า และมีข้อต่อสำหรับเชื่อมต่อกับปลายหัวแร้ง โดยความร้อนที่เกิดขึ้นจะเกิดจากกระแสที่ไหลผ่านขดลวดความร้อน ที่บริเวณปลายหัวแร้ง และถ่ายเทไปยังส่วนปลายหัวแร้งที่ใช้สำหรับบัดกรี
  หัวแร้งชนิดนี้มักนิยมใช้ในงานประกอบวงจรเพราะให้ความร้อนคงที่ เลือกขนาดได้มากและมีปลายหัวแร้งให้เลือกใช้หลายแบบ โดยมีตั้งแต่ขนาด 6 วัตต์ จนถึง 250 วัตต์ แต่ที่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์จะใช้ขนาด 15 – 30 วัตต์ ซึ่งให้ความร้อนไม่สูงมากนัก เหมาะกับการบัดกรีอุปกรณ์บนแผ่นวงจรพิมพ์ นอกจากนี้ในบางรุ่นจะมีสวิตช์กดเพิ่มระดับความร้อนให้สูงได้ด้วย สำหรับปลายบัดกรีของหัวแร้งแช่ จะมีทั้งชนิดที่ใช้แล้วสึกกร่อนหมดไป และ ชนิดเปลี่ยนปลายได้




ตะกั่วบัดกรี

ตะกั่วบัดกรีที่ใช้ มักนิยมใช้โลหะผสมระหว่างดีบุกกับตะกั่ว เพื่อให้หลอมเหลวได้ที่อุณหภูมิต่ำ ๆ โดยจะระบุส่วนผสมเป็น ดีบุก/ตะกั่ว เช่น ตะกั่วบัดกรีชนิด 60/40 จะมีส่วนผสมของดีบุก 60% และตะกั่ว 40% นอกจากนี้แล้วในตัวตะกั่วบัดกรี จะมีการแทรกฟลั๊กซ์ (FLUX) ไว้ภายใน ด้วยจำนวนที่พอเหมาะ เพื่อเพิ่มความสะดวกในการใช้งาน ซึ่งหน้าที่ของฟลั๊กซ์คือ จะดูดกลืนโลหะอ๊อกไซด์ ซึ่งเกิดจากการเข้าร่วมทำปฏิกริยา ของอ๊อกซิเจนในอากาศออกไป ทำให้รอยต่อระหว่างตะกั่วกับโลหะติดแน่นยิ่งขึ้น โดยการแทรกฟลั๊กซ์นี้ไว้ตลอดความยาวซึ่งบางชนิดมีถึง 5 แกนและเรียกกันตามผู้ผลิตว่า ตะกั่วมัลติคอร์ (multi-core)




เทคนิคในการบัดกรี

การบัดกรีชิ้นงาน เริ่มต้นจะต้องเลือกใช้หัวแร้งให้เหมาะสมกับงาน ทั้งในส่วนของความร้อนและปลายหัวแร้ง มีการเตรียมก่อนการบัดกรีดังนี้คือ

  1. ทำความสะอาดปลายหัวแร้งด้วยผ้านุ่ม หรือฟองน้ำทนไฟ และในกรณีใช้หัวแร้งครั้งแรกควรเสียบหัวแร้งทิ้งไว้ให้ร้อนเต็มที่ แล้วใช้ตะกั่วไล้ที่ปลายหัวแร้ง เพื่อให้การใช้งานต่อ ๆ ไป ตะกั่วจะได้ติดปลายหัวแร้ง
  2. ก่อนทำการบัดกรีควรทำความสะอาดชิ้นงานเสียก่อน การจับหัวแร้ง ให้ใช้มือประคองหัวแร้งโดยไม่ต้องออกแรงกด

1. ให้ความร้อนกับชิ้นงานทั้งสอง แล้วจ่ายตะกั่วบัดกรีระหว่างตัวชิ้นงาน
2. จ่ายตะกั่วให้กับชิ้นงาน
3. เมื่อตะกั่วหลอมละลาย จึงค่อยถอนตะกั่วออก
4. จากนั้นจึงค่อยถอนหัวแร้งออกจากชิ้นงานตามลำดับ


หมายเหตุ ไม่ควรใช้วิธีนำหัวแร้งไปละลายตะกั่วแล้วนำมาพอกที่ชิ้นงานเพราะตะกั่วจะไม่เกาะชิ้นงาน ทำให้ชิ้นงานที่บัดกรีมีปัญหา




การบัดกรีอุปกรณ์เข้ากับแผ่นวงจรพิมพ์

  1. ในกรณี แผ่นวงจรพิมพ์ที่ทำขึ้นเอง  เมื่อกัดเสร็จแล้วให้ล้างสีออกด้วยทินเนอร์  แล้วทำความสะอาดด้วยผงซักฟอก  ปล่อยให้แห้งสนิทแล้วทาด้วยยางสนผสมทินเนอร์  แต่สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ที่เป็นชุดประกอบจากบริษัทสามารถบัดกรีได้ทันที
  2. ขาอุปกรณ์  ใช้กระดาษทรายละเอียด ๆ ถูเบา ๆ เอาฝุ่นและไขออก  หรือถ้าต้องการความสะดวกก็อาจใช้มีดขูดเบา ๆ ที่ขาอุปกรณ์แต่อย่าขูดแรงจนชั้นเคลือบดีบุกออกหมด  จะทำให้เชื่อมติดยาก
  3. ให้ความร้อนกับแผ่นวงจรพิมพ์และขาอุปกรณ์ตรงส่วนที่จะบัดกรีพร้อม ๆ กัน
  4. จ่ายตะกั่วบัดกรีตรงบริเวณชิ้นงานเมื่อตะกั่วละลายได้ที่ ค่อยถอนตะกั่วบัดกรีและหัวแร้งออกจากชิ้นงานเป็นอันเสร็จสิ้น


การเชื่อมสายไฟกับแผ่นวงจรพิมพ์

  1. ปอกสายไฟให้ได้ขนาดพอเหมาะ ไม่ควรปอกให้ยาวหรือสั้นเกินไป
  2. ไล้ตะกั่วเคลือบปลายสายไฟเสียก่อน เพื่อให้บัดกรีเข้ากับแผ่นวงจรพิมพ์ได้ง่ายขึ้น
  3. นำสายไฟสอดเข้ากับแผ่นวงจร แล้วทำการบัดกรีเหมือนบัดกรีอุปกรณ์



การบัดกรีสายไฟกับหลัก (Terminal)

  1. พันสายไฟเข้ากับหลักให้เรียบร้อยเสียก่อน
  2. ใช้ปลายหัวแร้งแตะที่บริเวณรอยที่จะบัดกรี ทิ้งไว้สักครู่ จึงเอาตะกั่วแตะบริเวณที่บัดกรี ตะกั่วจะละลายติดรอยต่อ จากนั้น จึงถอนตะกั่วและหัวแร้งออก 


การปฏิบัติเมื่อปลายหัวแร้งสกปรก

  ในขณะทำการบัดกรี หัวแร้งอาจมีสิ่งสกปรกเกาะติดอยู่ ทำให้การบัดกรีไม่ดีเท่าที่ควร จึงควรทำความสะอาดหัวแร้งโดยใช้ฟองน้ำทนไฟ หรือผ้าที่ไม่มีส่วนผสมของพลาสติก อย่าใช้วิธีเคาะหัวแร้งให้ตะกั่วหลุด เพราะอาจทำให้ลวดความร้อนภายในหัวแร้งเสียหายได้
     นอกจากนี้เมื่อใช้งานบ่อย ๆ ปลายหัวแร้งที่เป็นทองแดงอาจจะสึกหรือทู่ใช้งานไม่สะดวก วิธีแก้ไขก็คือใช้ตะไบหรือกระดาษทรายขัดถู ตกแต่งให้ปลายแหลมเหมือนเดิม



การจ่ายตะกั่วบัดกรี

  การจ่ายตะกั่วบัดกรีควรจ่ายให้พอเหมาะ ไม่จ่ายมากเกินไป หรือน้อยเกินไป จะได้รอยต่อที่แนบแน่นและสวยงาม




การถอนบัดกรี

  ในกรณีบัดกรีผิดพลาด หรือต้องการถอนการเชื่อมต่อในการบัดกรี เราสามารถทำได้โดยใช้สายถักดูดตะกั่ว หรือ ที่ดูดตะกั่วมาช่วยในการถอนบัดกรี