การทดลองที่ 5.1
การต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์
วัตถุประสงค์
ฝึกต่อวงจรโดยใช้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ เพื่อใช้เป็นตัวส่งแสงและตัวรับแสงตามลาดับ
หาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณแสงสะท้อนกลับ และระดับของแรงดันเอาต์พุตจากวงจร
รายการอุปกรณ์
แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด 1 ตัว
โฟโต้ทรานซิสเตอร์ 1 ตัว
ตัวต้านทาน 220Ω 1 ตัว
ตัวต้านทาน 10kΩ 1 ตัว
ตัวเก็บประจุแบบ Electrolytic 1uF (มีขั้ว) 1 ตัว
สายไฟสาหรับต่อวงจร 1 ชุด
มัลติมิเตอร์ 1 เครื่อง
แหล่งจ่ายแรงดันควบคุม 1 เครื่อง
ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล 1 เครื่อง
ขั้นตอนการทดลอง
1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามผังวงจรในรูปที่ 5.1.1 (ให้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้
ทรานซิสเตอร์ อยู่ห่างกันประมาณ 1 cm) แล้วป้อนแรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd
จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ไปยังวงจรบนเบรดบอร์ด
รูป
2. วัดแรงดันตกคร่อมที่ขาทั้งสองของไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด และวัดปริมาณกระแสที่ไหล (mA)
แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ (สา หรับรายงานการทดลอง)
-16.37 mA
3. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดแรงดัน Vout แล้วบันทึกภาพของรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏ
4. ทดลองต่อและไม่ต่อตัวเก็บประจุ สังเกตความแตกต่างของรูปคลื่นสัญญาณ Vout ในแต่ละกรณี
-ความแตกต่างคือ เอาพุตที่ได้จากกรณีต่อตัวเก็บประจุจะมีความเสถียรมากกว่ากรณีที่ไม่ต่อตัวเก็บประจุ
5. นำแผ่นกระดาษสีขาว มาอยู่เหนือ ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ ที่ระยะห่าง
0.5 cm, 1 cm, 5 cm, และ 10 cm ตามลาดับ ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน Vout สาหรับระยะห่าง
ดังกล่าว แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ในแต่ละกรณี
6. นาแผ่นกระดาษสีดา มาอยู่เหนือ ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ ที่ระยะห่าง
0.5 cm, 1 cm, 5 cm, และ 10 cm ตามลาดับ ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน Vout สาหรับระยะห่าง
ดังกล่าว แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ในแต่ละกรณี
7. ต่อวงจรตามผังวงจรในรูปที่ 5.1.2 แล้วเปรียบเทียบความแตกต่างกับวงจรในรูปที่ 5.1.1
(เช่น ดูการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน Vout)
-ความแตกต่างระหว่าง 2 วงจรนี้คือ ค่าของแรงดันจะแปรผกผันกันนั่นเอง เช่นถ้า 5.11 เข้าใกล้แรงดันจะน้อยพอเป็น 5.12 เมื่อเข้าใกล้แรงดันก็จะมาก
8. เขียนรายงานการทดลอง ซึ่งประกอบด้วย คาอธิบายการทดลองตามขั้นตอน ผังวงจรที่ถูกต้อง
ครบถ้วนตามหลักไฟฟ้า (ให้วาดด้วยโปรแกรม Cadsoft Eagle) รูปถ่ายของการต่อวงจรบน
เบรดบอร์ด รูปคลื่นสัญญาณที่วัดได้จากออสซิลโลสโคปตามโจทย์การทดลอง และตอบคาถาม
ท้ายการทดลอง
คำถามท้ายการทดลอง
1. จากการทดลองพบว่า จะมีกระแสไหลผ่านไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด 16.37 mA และวัดแรงดันตกคร่อมได้เท่ากับ 1.23 โวลต์
2. เมื่อทดลองโดยใช้กระดาษสีขาว สาหรับวงจรแบบที่ 1 จะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง 0.14V – 2.157 V (ค่าต่าสุด-สูงสุด)และจะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง 3.119 – 4.922V (ค่าต่าสุด-สูงสุด)
สำหรับวงจรแบบที่ 2
3. เมื่อทดลองโดยใช้กระดาษสีดา สาหรับวงจรแบบที่ 1 จะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง 2.164V-3.626V (ค่าต่าสุด-สูงสุด) และจะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง 0.579V-1.699V (ค่าต่าสุด-สูงสุด) สาหรับวงจรแบบที่2
4. ที่ระยะห่างเท่ากัน การทดลองด้วยวัตถุสีขาวและวัตถุสีดา จะให้ผลแตกต่างกันหรือไม่ เมื่อวัดแรงดัน Vout ของวงจร จงอธิบาย
-ให้ผลแตกต่างกัน เพราะว่ากระดาษสีขาวนั้นจะสะท้อนแสง ทาให้เมื่อวัดแรงดันจะมีการเปลี่ยนแปลงมาก
กระดาษสีดาจะดูดกลืนแสง ทาให้เมื่อวัดแรงดันจะมีการเปลี่ยนแปลงน้อย
5. การต่อตัวเก็บประจุคร่อมที่ Vout กับ Gnd มีผลต่อรูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุตหรือไม่ จงอธิบาย
ตอบ มีผลต่อรูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุต เพราะเป็นตัวทาให้สัญญาณมีความเสถียรมากขึ้น
6. ในการทดลอง แสงสว่างจากหลอดไฟในอาคารมีผลต่อสัญญาณ Vout หรือไม่ จงอธิบาย
ตอบ ไม่มีผลต่อสัญญาณ Vout เนื่องจาก โฟโต้ทรานซิสเตอร์ รับแสงจากอินฟาเรด เท่านั้นจึงทาให้ไม่มีผลกระทบต่อวงจร
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น