วัตถุประสงค์
1. ฝึกต่อวงจรโดยใช้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์
เพื่อใช้เป็นตัวส่งแสงและตัวรับแสงตามลำดับ
2. หาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณแสงสะท้อนกลับ
และระดับของแรงดันเอาต์พุตจากวงจร
รายการอุปกรณ์
1. แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน
2. ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด 1 ตัว
3. โฟโต้ทรานซิสเตอร์ 1 ตัว
4. ตัวต้านทาน 220Ω 1 ตัว
5. ตัวต้านทาน 10kΩ 1 ตัว
6. ตัวเก็บประจุแบบ Electrolytic 1uF (มีขั้ว)
1 ตัว
7. สายไฟสำหรับต่อวงจร 1 ชุด
8. มัลติมิเตอร์ 1 เครื่อง
9. แหล่งจ่ายแรงดันควบคุม 1 เครื่อง
10. ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล 1 เครื่อง
ขั้นตอนการทดลอง
1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามผังวงจรในรูปที่ 5.1.1 (ให้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ อยู่ห่างกันประมาณ 1 cm) แล้วป้อนแรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V
และ Gndจากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ไปยังวงจรบนเบรดบอร์ด
2. วัดแรงดันตกคร่อมที่ขาทั้งสองของไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด และวัดปริมาณกระแสที่ไหล (mA)แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ (สำหรับรายงานการทดลอง)
3. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดแรงดัน Vout แล้วบันทึกภาพของรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏ
4. ทดลองต่อและไม่ต่อตัวเก็บประจุ สังเกตความแตกต่างของรูปคลื่นสัญญาณ Vout
ในแต่ละกรณี
กรณีต่อตัวเก็บประจุ
กรณีไม่ต่อตัวเก็บประจุ
กรณีแผ่นกระดาษสีขาว
อยู่เหนือ 0.5 cm
วัดแรงดัน 157.7 mV
|
อยู่เหนือ 1 cm
วัดแรงดัน 203.1 mV
|
อยู่เหนือ 5 cm
วัดแรงดัน 2.247 V
|
อยู่เหนือ 10 cm
วัดแรงดัน 3.337 V
|
กรณีแผ่นกระดาษสีดำ
อยู่เหนือ 0.5 cm
วัดแรงดัน 1.747 V
|
อยู่เหนือ 1 cm
วัดแรงดัน 1.802 V
|
อยู่เหนือ 5 cm
วัดแรงดัน 2.234 V
|
อยู่เหนือ 10 cm
วัดแรงดัน 3.7 V
|
6. นำแผ่นกระดาษสีดำ มาอยู่เหนือ ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ ที่ระยะห่าง 0.5 cm, 1 cm, 5 cm, และ 10 cm ตามลำดับ ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน Vout สำหรับระยะห่างดังกล่าว แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ในแต่ละกรณี
กรณีแผ่นกระดาษสีขาว
อยู่เหนือ 0.5 cm
วัดแรงดัน 4.5 V
|
อยู่เหนือ 1 cm
วัดแรงดัน 3.248 V
|
อยู่เหนือ 5 cm
วัดแรงดัน 2.121 V
|
อยู่เหนือ 10 cm
วัดแรงดัน 1.313 V
|
7. ต่อวงจรตามผังวงจรในรูปที่ 5.1.2 แล้วเปรียบเทียบความแตกต่างกับวงจรในรูปที่ 5.1.1(เช่น ดูการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน Vout)
8. เขียนรายงานการทดลอง ซึ่งประกอบด้วย คำอธิบายการทดลองตามขั้นตอน ผังวงจรที่ถูกต้องครบถ้วนตามหลักไฟฟ้า (ให้วาดด้วยโปรแกรม
Cadsoft Eagle) รูปถ่ายของการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด รูปคลื่นสัญญาณที่วัดได้จากออสซิลโลสโคปตามโจทย์การทดลอง และตอบคำถามท้ายการทดลอง
คำถามท้ายการทดลอง
1. จากการทดลองพบว่า จะมีกระแสไหลผ่านไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด…17.82… mA และวัดแรงดันตกคร่อมได้เท่ากับ …1.181…. โวลต์
2. เมื่อทดลองโดยใช้กระดาษสีขาว สำหรับวงจรแบบที่ 1 จะได้แรงดัน Vout
อยู่ในช่วง …157.7 mV - 3.337 V...(ค่าต่ำสุด-สูงสุด) และจะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง …4.5 V - 1.313 V... (ค่าต่ำสุด-สูงสุด)
สำหรับวงจรแบบที่
2
3. เมื่อทดลองโดยใช้กระดาษสีดำ สำหรับวงจรแบบที่ 1 จะได้แรงดัน Vout
อยู่ในช่วง …1.747 V - 3.7 V..(ค่าต่ำสุด-สูงสุด) และจะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง …1.491 V - 0.520 V... (ค่าต่ำสุด-สูงสุด)
สำหรับวงจรแบบที่
2
ANS มีผลแตกต่างกัน เพราะกระดาษสีขาวจะทำให้เกิดการสะท้อนของแสงส่งผลให้แรงดันเอาต์พุตของระบบมีการเปลี่ยนแปลงที่มากกว่ากระดาษสีดำที่มีการดูดกลืนแสงทำให้แรงดันเอาต์พุตมีการเปลี่ยนแปลงไม่มากนัก
5. การต่อตัวเก็บประจุคร่อมที่ Vout กับ Gnd มีผลต่อรูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุตหรือไม่ จงอธิบาย
ANS มีผลต่อรูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุต เพราะวงจรที่ต่อตัวเก็บประจุจะเกิดการสะสมของกระแสฟ้าที่ตัวเก็บประจุทำให้รูปคลื่นของสัญญาณมีความหน่วงมากกว่า ตอนที่ไม่ได้ต่อตัวเก็บประจุ
ANS มีผลต่อรูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุต เพราะวงจรที่ต่อตัวเก็บประจุจะเกิดการสะสมของกระแสฟ้าที่ตัวเก็บประจุทำให้รูปคลื่นของสัญญาณมีความหน่วงมากกว่า ตอนที่ไม่ได้ต่อตัวเก็บประจุ
6. ในการทดลอง แสงสว่างจากหลอดไฟในอาคาร มีผลต่อสัญญาณ Vout หรือไม่ จงอธิบาย
ANS ไม่มีผลต่อสัญญาณเอาต์พุต
เพราะโฟโต้ทรานซิสเตอร์สำหรับแสงอินฟราเรดใช้รับแสงที่มีความยาวคลื่น 750-1050 nm ซึ่งเป็นความยามคลื่นที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้
แต่แสงจากหลอดไฟในอาคารเป็นแสงที่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้จึงไม่มีผลต่อสัญญาณเอาต์พุต
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น