ค ำน ำ · 2014. 2. 1. ·...

ค ำน ำ

โครงงานเลมนเปนสวนหนงของการศกษาในระดบประกาศนยบตรวชาชพจดท าขนมาเพอแกไขปญหาทมาจากการใชชวตประจ าวนซงไดพบเหนปญหาสอการเรยนการสอนอาจจะมสาเหตจากการสอการเรยนขดของและไดน ามาแกปญหานดงนนโครงงานเลมนจงมเนอหารายละเอยดเกยวกบการแกปญหาทไดพบเหนและการน าไปใชงานเพอใหกอประโยชนตอผใชไดมากทสด

คณะผจดท าคาดวาโครงงานเลมนจะเปนประโยชนตอทานทสนใจ หากวาโครงงานเลมนมสงผดพลาดประการใดกตาม กขออภยไว ณ ทนดวย และจะน าปญหาทไดรบไปปรบปรง แกไขหรอพฒนาในการโครงงานในครงตอไป

คณะผจดท า นายชชาต กาสม นายจกรกฤษ แซดวง นายชยพนธ ประสทธศลป

ชอโครงกำร สอการเรยนการสอนวงจรถอยรหส DTMF ผจดท ำ นายชชาต กาสม นายจกรกฤษ แซดวง นายชยพนธ ประสทธศลป สำขำ อเลกทรอนกส คณะ ชางอตสาหกรรม อำจำรยทปรกษำโครงกำร อาจารยวระชย ใจค าปน ปกำรศกษำ 2554

บทคดยอ วทยาลยเทคโนโลยพายพและบรหารธรกจ เลงเหนคณคา ความสามารถและสมรรถนะของนกศกษา ทางวทยาลยจงเปดโอกาสให นกศกษาเรยนรผานการปฏบตเพอใหเกดประสทธภาพสงสดทางผจดท าจงไดจดท า สอการเรยนการสอนวงจรถอยรหส DTMF ขนมา เพอเปนการเพมประสทธภาพและเพอสามารถรองรบการเกดปญหาทจะเกดขนในอนาคตได โดยม วทยาลยเทคโนโลยพายพและบรหารธรกจเปนผสนบสนนโครงการและเปนการสงเสรมใหนกศกษาเรยนรผานการปฏบตเพอใหเกดทกษะในดานตาง ๆ ดงนน ผจดท าโครงการจงไดเลงเหนคณคาของการเกดปญหาในการสอการเรยนการสอน จงไดรเรมท าโครงการสอการเรยนการสอนวงจรถอยรหส DTMF เพอสงเสรมและสอดคลองกบสมรรถนะสาขาอเลกทรอนกส

บทท 1 บทน ำ

1.1 ควำมเปนมำและควำมส ำคญของปญหำ การเรยนการสอนปจจบนมความส าคญตอการเรยนรสงตาง ๆ เนองจากสถาบนเรยน

อาชวะศกษามความส าคญอยางยงตอการเรยนรผานการปฏบตอยางยง ดงนนสอการเรยนการสอนเปนสงส าคญตอการจดการเรยนการสอน เพอใหผเรยนเรยนอยางเขาใจ และสามารถเรยนรผานการปฏบต เนองจากคณะผจดท าไดเลงเหนความส าคญถงจดนจงไดจดท าโครงการสอการเรยนการสอน วงจรถอดรหส DTMF เพอใหผเรยนสามารถเขาใจในการเรยนการสอนและสนกตอการเรยนการสอนอกดวย

1.2 วตถประสงคของโครงกำร

1.2.1 เพอเพมความสนกสนานในการเรยนการสอน 1.2.2 เพอใหผเรยนเกดความเขาใจในการเรยนการสอนไดงายขน 1.2.3 เพอสรางความนาสนใจใหกบผเรยนใหมแรงกระตนในการเรยน 1.3 ขอบเขตของโครงกำร 1.3.1 ใชไอซถอดรหส MT8870 เปนสอการเรยนการสอน 1.3.2 มใบงานจ านวน 5 ใบงาน 1.3.3 มค าถามหลงใบงานเพอทดสอบความเขาใจ 1.3.4 มการตอวงจรทดสอบใบงาน 1.3.5 ใบงานมการตอวงจรตามทก าหนดให

1.4 วธด ำเนนงำน

ล าดบท กจกรรม

ชวงเวลาการปฏบตงาน

ม.ย (53) ก.ค (53) ส.ค (53) ก.ย (53)

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

1 การศกษาขอมลเบองตน

2 วางแผนการท าโครงงาน

3 น าเสนอ

4 การสรางเครองมอทดลองชนงาน

5 เกบวเคราะหขอมลของชนงาน

6 ทดสอบและแกไขชนงาน

7 การจดท ารายงานสรปผล

1.2.1 เพอเพมความสนกสนานในการเรยนการสอน 1.2.2 เพอใหผเรยนเกดความเขาใจในการเรยนการสอนไดงายขน 1.2.3 เพอสรางความนาสนใจใหกบผเรยนใหมแรงกระตนในการเรยน 1.5 ประโยชนทคำดวำจะไดรบ 1.5.1 ผเรยนมความสนกสนานในการเรยนการสอน 1.5.2 ผเรยนเกดความเขาใจในการเรยนการสอน 1.5.3 ผเรยนมแรงบนดาลใจในการเรยนการทดลองวงจร 1.6. สถำนทท ำโครงกำร

1.6.1 วทยาลยเทคโนโลยพายพและบรหารธรกจ กม.ท 4 ถ.เชยงใหม-แมโจ หม 6 ต.หนองจอม

อ.สนทราย จ.เชยงใหม 50210

1.7 งบประมำณ

รายการ จ านวน หนวย ราคา/หนวย (ราคา)

จ านวนเงน (บาท)

1. IC MT8870 1 ตว 39.00 50.00 2. ทรานซสเตอร2sc458 1 ตว 3.00 3.00 3. รเลย 1 ตว 25.00 25.00 4. ครสตอล 1 ตว 50.00 50.00

รวมทงสน 128.00 หนงรอยยสบแปดบาทถวน

1.8 เอกสำรอำงอง 1. http://guru.google.co.th/guru/thread?tid=05d587230215dd25

2.http://www.boran5.com/index.php

บทท 2 ทฤษฏทเกยวของ

2.1 หลอด LED LED มให เ หนไดท วไปในอปกรณอ เลกทรอนกส บางค รง เหนได ในนา ฬกาดจตอล รโมทคอนโทล หนาปดอปกรณไฟฟาโทรทศนจมโบ หรอแมแตไฟจราจรตามสแยกเปนตนไดโอดเปนวสดสารกงตวน า ทเราสามารถเปลยนแปลงคณสมบตการน าไฟฟาของมนได ปกตวสดสารกงตวน าเปนตวน าไฟฟาทเลว ถาเราใสสารเจอปนเขาไป เราสามารถควบคมการน าไฟฟาใหมากหรอนอยได เราเรยกวธนวา การโดปปง (doping)

สวนใหญหลอด LED ใชสาร อลมเนยมกลเลยม อารเซไนล ( alumnium-gallium-arsenide ) ยอเปน เปนสารกงตวน า ถายงไมไดใสสารเจอปน พนธะในอะตอมจะเกาะกนอยางแขงแรง ไมมอเลกตรอนอสระ ( ประจไฟฟาลบ) หรอมอยนอย ดงนนมนจงไมคอยจะน ากระแส แตเมอท าการโดป โดยการเตมสารเจอปน ท าใหความสมดลของวสดเปลยนไป

เมอเราใสสารเจอปนแลวท าใหอเลกตรอนอสระในสารกงตวน าเพมขน เรยกวาสารประกอบชนด N สวนสารก งตวน าท ใสสารเจอปนแลว มประจไฟฟาบวกหรอมหลมและ โฮลเพมขน เรยกวาสารประกอบชนด P โฮล (hole) ในภาษาองกฤษมความหมายวาหลม โดยเปรยบอเลกตรอนอสระไดกบลกหน และปรจบวกเปนหลมหรอโฮล ทลกหนจะไหลมาตกนนเอง

ไดโอดเกดจากการน าสารกงตวน าชนด N ตดเขากบสารกงตวน าชนด P เชอมสายไฟเขากบขวไฟฟาทงสอง เมอยงไมมการใหแรงดนไฟฟา อเลกตรอนอสระจาก N จะเคลอนทขามรอยตอไปท P เกดโซนดพลชน (depletion) ขน โซนนเปรยบเทยบไดกบก าแพงปองกนการเคลอนทของอเลกตรอน ถาโซนนมขนาดใหญขน การเคลอนทของอเลกตรอนอสระจะยากขน และอาจท าใหอเลกตรอนหยดการเคลอนทได อยางไรกตามถาควบคมใหโซนนเลกลง การเคลอนทกจะงายขน

รปท 2.1 อเลกตรอนอสระจาก N เคลอนทขามรอยตอไปลงหลมท P ท าใหเกดโซนดพลชน เปนฉนวนกนการไหลของอเลกตรอน

เพอจะท าใหอเลกตรอนสามารถเคลอนทผานโซนนไดงายขน เราตองท าใหโซนนแคบลง โดยการตอขว N ของไดโอดเขากบขวลบของแบตเตอร และขวบวกเขากบขว P ท าใหอเลกตรอนอสระใน N ถกดนดวยแรงดนทางไฟฟา สวนโฮลขว P จะถกดนดวยแรงทางไฟฟาเชนเดยวกน ถาเราใหแรงดนทางไฟฟามากพอ โซนนจะแคบจนหายไป และอเลกตรอนอสระสามารถเคลอนทผานรอยตอไดอยางงายดาย เหมอนกบไมมแรงเสยดทาน หรอความตานทาน

รปท 2.2 เมอตอขวลบของแบตเขากบ N และขวบวกเขากบ P ท าใหอเลกตรอนอสระสามารถเคลอนทไดอยางอสระ เหมอนกบไมมความตานทาน

ในทางกลบกน ถาคณตอขวลบเขากบ P และขวบวกเขากบ N การไหลของอเลกตรอนจะเปนไปไดยาก เพราะการเคลอนทเปนไปในทศทางตรงกนขาม โซนดพลชนจะหนาขน เปนก าแพงกนการไหลของกระแสไฟฟา

รปท 2.3 เมอตอขวบวกของแบตเขากบ N และขวลบเขากบ P โซนดพลชนมขนาดกวางขน อเลกตรอนและโฮลไมสามารถเคลอนทไดอยางอสระ

2.2 Relay Relay ( Relay )อปกรณไฟฟา-อเลกทรอนกสท าหนาทตดตอวงจร แบบเดยวกบสวตช และจะท างานโดยอาศยการจายพลงงานไฟฟาใหกบรเลย รเลยนนมมากมายหลายประเภท เชน รเลยขนาดเลก ทใชในงานอเลกทรอนกส หรอรเลยขนาดใหญทใชในงานทางไฟฟาก าลงเปนตน โดยมรปราง หนาตาแตกตางกนไปบาง แตหลกการท างานนนจะคลายกน แตในทนจะขอกลาวหลกการรเลยขนาดเลกทพบเหนในงานอเลกทรอนกสทวไป

รปท 2.4 รปรเลย รปท 2.5 สญลกษณของ 2.2.1 โครงสรำงของรเลย ภายในโครงสรางของ รเลย จะประกอบไปดวยขดลวด 1 ชด และ หนาสมผส ซงในหนาสมผส 1 ชด ซงจะประกอบไปดวย หนาสมผสแบบปกตปด (Normally Close หรอ NC.) ซงในสภาวะปกต ขานจะตออยกบขารวม (C) และ หนาสมผสแบบปกตเปด (Normally Open หรอ NO.) ขานจะตอเขากบขารวม (C) เมอขดลวดมแรงดนตกครอม หรอกระแสไหลผาน (ในปรมาณทเพยงพอ) ใน รเลย 1 ตว อาจมหนาสมผสมากกวา 1 ชด ซงขนอยกบผผลต 2.2.2 หลกกำรท ำงำนของรเลย รเลยจะท างานตามหลกการแมเหลกไฟฟาเมอเราน าเอาขดลวดพนรอบแกนเหลกหลายรอบแลวปอนกระแสไฟฟาเขาในขดลวดนน แกนเหลกจะกลายเปนแมเหลก(แตจะเปนแบบชวคราวเทานน)และเมอเราน าไฟฟาออกแกนเหลกจะกลายเปนแกนเหลกธรรมดาเมอรเลยอยในสภาวะปกตยงไมมการจายกระแสใหรเลย หนาสมผส NC กบ C จะตอถงกน ท าใหกระแสไฟฟาไหลผานไปได และเมอจายกระแสไฟฟาใหนรเลย ท าใหชดขดลวดเกดเปนแมเหลก อ านาจแมเหลกจะดงหนาสมผส Cมาตอกบหนาสมผส NO ท าใหกระแสไฟฟาไหลจาก NO ไปยง C ได และ เมอเราเอากระแสไฟฟาออกจากรเลย หนาสมผส C จะถกสปงดงไปใหตดกบหนาสมผส NC ดงเดม

อปกรณอเลกทรอนกสทท าหนาท ตด-ตอวงจร คลายกบสวตซ โดยใชหลกการหนาสมผส และการทจะใหมนท างานกตองจายไฟใหมนตามทก าหนด เพราะเมอจายไฟใหกบตวรเลย มนจะท าใหหนาสมผสตดกน กลายเปนวงจรปด และตรงขามทนททไมไดจายไฟใหมน มนกจะกลายเปนวงจรเปด ไฟทเราใชปอนใหกบตวรเลยกจะเปนไฟทมาจาก เพาเวอรฯ ของเครองเรา ดงนนทนททเปดเครอง กจะท าใหรเลยท างาน

รปท 2.6 รปรางและสญลกษณของรเลย

ในสภาวะทไมมการปอนกระแสไฟฟาเขาขดลวดของรเลย สภาวะ NO (Normally Open) คอสภาวะปกตหนาสมผสกบขวแยกจากกน ถาตองการใหสมผสกนจะตองปอนกระแสไฟฟาเขาขดลวด สวนสภาวะ NC (Normally Closed) คอสภาวะปกตหนาสมผสกบขวสมผสกน ถาตองการใหแยกกนจะตองปอนกระแสไฟฟาเขาขดลวด นอกจากนยงมแบบแยกกอนแลวสมผส (Break-Make) หมายถงหนาสมผสระหวาง 1 และ 2 จะแยกจากกนกอนทหนาสมผส 1 และ 3 จะสมผสกน แตถาหากตรงขามกนคอ หนาสมผส 1 และ 2 จะสมผสกน และจะไมแยกจากกน จนกวาหนาสมผส 1 และ 3 จะสมผสกน (Make-Break)

รปท 2.7 แสดงหนาสมผสแบบ DPST แบบ Break – Mark และ Mark - Break 2.3 วงจรแบงแรงดน ในวงจรการแบงแรงดนและกระแส (Voltage divider and current dividers) ทคอนขางจะยงยากและสลบซบซอนนน วงจรโดยแรงดนทถกแบงนนขนอยกบคาของความตานทานทมอยในแตละสวนของวงจรสวนในวงจรแบบขนานกมลกษณะในท านองเดยวกนกลาวคอวงจรแบบขนานจะมการแบงการไหลของกระแสทไหลในแตละสวนหรอแตละขาจะขนอยกบคาของความตานทานในสวนหรอในขานนของวงจร และกระแสทถกแบงนเมอน ามารวมกนแลวจะมคาเทากบกระแสรวมของวงจร 2.4 วงจร Bridge Rectifier วงจรเรยงกระแสเตมคลนแบบบรดจมลกษณะเหมอนวงจรเรยงกระแสแบบเตมคลน เพราะแรงดนเอาทพททไดเปนแบบเตมคลน ขอแตกตางระหวางการเรยงกระแสเตมคลนแบบบรดจและแบบเตมคลนธรรมดา ตางกนตรงการตอวงจรไดโอด แบบเตมคลนจะใชไดโอด 2 ตว แบบบรดจจะใช

ไดโอด 4 ตว และหมอแปลงไฟฟาทใชกแตกตางกน แบบเตมคลนธรรมดาใชหมอแปลงมแทปกลาง (Center Trap, CT) ม 3 ขว แบบบรดจใชหมอแปลง 2 ขวหรอ 3 ขวกได 2.5.1 กำรท ำงำนวงจรเรยงกระแสเตมคลนแบบบรดจ การท างานของวงจรไดโอดจะผลดกนน ากระแสครงละ 2 ตวโดยเมอไซเคลบวกของแรงดนไฟสลบ (Vin) ปรากฏทดานบนของขดทตยภมของหมอแปลงและดานลางจะเปนลบ จะท าใหไดโอด D1 และ D2 ได รบไบอสตรงจะมกระแสไหลผานไดโอด D1 ผานโหลด RL ผานไดโอด D2 ครบวงจรทหมอแปลงดานลางมแรงดนตกครอมโหลด RL ดานบนเปนบวก ดานลางเปนลบ ไดแรงดนไฟชวงบวกออกทางเอาทพท

2.6 ทรำนซสเตอร (TRANSISTORS)

เปนอปกรณสารกงตวน าทสามารถควบคมการไหลของอเลกตรอนได ใชท าหนาท ขยายสญญาณไฟฟา เปด/ปดสญญาณไฟฟา ควบคมแรงดนไฟฟาใหคงท หรอกล าสญญาณไฟฟา เปนตน การท างานของทรานซสเตอรเปรยบไดกบวาลวควบคมทท างานดวยสญญาณไฟฟาทขาเขา เพอปรบขนาดกระแสไฟฟาขาออกทจายมาจากแหลงจายไฟ

ทรานซสเตอรประกอบดวยวสดเซมคอนดกเตอรทมอยางนอยสามขวไฟฟาเพอเชอมตอกบวงจร ภายนอก แรงดนหรอกระแสไฟฟาทปอนใหกบขวทรานซสเตอรหนงค จะมผลใหเกดการเปลยนแปลงในกระแสทไหลผานในขวทรานซสเตอรอกคหนง เนองจากพลงงานทถกควบคม (เอาตพต)จะสงกวาพลงงานทใชในการควบคม (อนพท) ทรานซสเตอรจงสามารถขยายสญญาณได ปจจบน บางทรานซสเตอรถกประกอบขนมาตางหากแตยงมอกมากทพบฝงอยใน แผงวงจรรวมทรานซสเตอรแบงตามโครงสรางได 2 ประเภท คอ ทรานซสเตอรแบบ NPN (NPN Transistor) และทรานซสเตอรแบบ PNP (PNP Transistor)

ภาพท 2.18 โครงสรางและสญลกษณรานซสเตอร 1.1. แรงดนอมตวของทรานซสเตอร (transistor voltage saturation)

เนองจากทรานซสเตอรเปนอปกรณทมขว 3 ขว คอ ขวคอลเลคเตอร (Collector; C) ขวเบส (Base; B) และขวอมเตอร (Emitter; E) จงมกระแสและแรงดนทรานซสเตอรหลายคา กระแสของทรานซสเตอร ทรานซสเตอรเปนอปกรณซงถกควบคมดวยกระแสเบส [Base Current; IB] กลาวคอ เมอ IB มการเปลยนแปลงแมเพยง เลกนอยกจะท าใหกระแสอมเตอร (Emitter Current; IE)และกระแสคอลเลคเตอร(Collector Current; IC) เปลยนแปลงไปดวย นอกจากนถาเราเลอกบรเวณการท างาน (Operating Region) หรอท าการไบอสทรอยตอของทรานซสเตอรทง 2 ต าแหนง ใหเหมาะสม กจะได IE และ IC ซงมขนาดมากขนเมอเทยบกบ IB

รปท 2.8 ลกษณะการท างานของทรานซสเตอร

ซงในการทจะน าทรานซสเตอร(BJT) มาใชงานนน เราจะตองท าการก าหนดคาของแรงดนทจะน ามาใชงานใหมคาทเหมาะสมใหกบทรานซสเตอร (BJT) ทเราเลอกมาใชงาน ซงถาเราพจารณาถงโครงสรางของทรานซสเตอร (BJT) เรากจะพบวารอยตอของสารกงตวน าชนด N และสารกงตวน าชนด P ทเกดขนนน จะท าใหเราสามารถทจะก าหนดการไบแอสอปกรณทรานซสเตอร (BJT) ใหมลกษณะการท างานไดเปน 3 สภาวะการท างาน คอ

1.) สภาวะการท างานแบบคตออฟ (Cut-off Mode) อปกรณทรานซสเตอร(BJT) จะท างานในสภาวะนได เมอเราท าการปอน Reverse Bias

ใหกบรอยตอเบส-อมตเตอรและรอยตอคอลเลกเตอร-เบส ซงการท างานในสภาวะน

ทรานซสเตอร(BJT) จะท าหนาทเปนสวตชเปด 2.) สภาวะการท างานแบบแอกทฟ (Active Mode)

สภาวะการท างานแบบอมตว (Saturation Mode) : อปกรณทรานซสเตอร(BJT) จะท างานในสภาวะนได เมอเราท าการปอน Forward Bias ใหกบรอยตอเบส-อมตเตอรและรอยตอคอลเลกเตอร-เบส ซงการท างานในสภาวะนทรานซสเตอร(BJT) จะท าหนาทเปนสวตชปด 3.) สภาวะการท างานแบบอมตว (Saturation Mode)

สภาวะการท างานแบบอมตว (Saturation Mode) : อปกรณทรานซสเตอร(BJT) จะท างานในสภาวะนได เมอเราท าการปอน Forward Bias ใหกบรอยตอเบส-อมตเตอรและรอยตอคอลเลกเตอร-เบส ซงการท างานในสภาวะนทรานซสเตอร(BJT) จะท าหนาทเปนสวตชปดนนเองครบ

บทท 4 ผลกำรทดลอง/วจยละกำรวเครำะหขอมล

4.1 อปกรณทใชในกำรทดลอง 4.1.1 ใบงานการทดลอง 4.1.2 IC MT8870 4.2 สำนทท ำกำรทดลอง 4.2.1 วทยาลยเทคโนโลยพายพและบรหารธรกจ 4.2.2 หอง Lab 4 4.3 ขนตอนกำรทดลอง 4.3.1 อธบายสวนตาง ๆ การท างานของตวไอซและการน าไปใชสงตาง ๆ 4.3.2 ใหนกศกษาหาขอมลการท างานของวงจร 4.3.3 ใหใบงานท 1 ท าการทดลองใบงานเพอใหไดตามจดประสงคใบงานทตงไว 4.3.4 กระท าซ าขอ 4.3.2 - 4.3.3 ใหครบหาใบงาน 4.3.5 ใหผเรยนสรปการทดลองทงหมด 4.3.6 ใหผเรยนท าการตอทดลองการใชงานขนมาเอง เพอใหผเรยนสามารถน าไปประยกตใชได

บทท 5 สรปผลกำรทดลอง

5.1 สรปผลกำรทดลอง

สอการเรยนการสอนทสรางความเขาใจตอผเรยนไดมากขน เนองจากการเรยนการสอนผเรยนไดลงมอปฏบตจรง เกดความเพลดเพลนท าใหผเรยนมแรงกระตน และการลงมอปฏบตจรงท าใหผเรยนเกดความเขาใจไดมากขน

5.2 ปญหำ • เปนเรองใหมตอคณะผจดท า • ผจดท าจะตองท าการคาดเดาลกษณะการเรยนของผเรยนแตละคนเพอท าการออกแบบสอ

การเรยนการสอน ซงยากตอการคาดเดาในแตละแบบ และน ามาออกแบบการท าใบงานในแตละใบงาน

5.3 กำรแกไขปญหำ • ศกษาไอซทน ามาใชใหมาก • ทดลองและสอบถามกบผเรยน

บรรณำนกรม

1. http://guru.google.co.th/guru/thread?tid=05d587230215dd25

2.http://www.boran5.com/index.php