การทดลองที่ 4.2 การต่อวงจรสําหรับเปรียบเทียบช่วงแรงดัน

วัตถุประสงค์ของการทดลอง

1. เพื่อฝึกการต่อวงจรโดยใช้ไอซีเปรียบเทียบแรงดัน LM393N และตัวต้านทาน ปรับค่าได้
2. เข้าใจหลักการเปรียบเทียบแรงดัน ของไอซี  LM393N

อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง
1.แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด)                                                                        1 อัน
2.ไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N                                                     1 ตัว
3. ตัวต้านทานปรับค่าได้แบบ 3 ขา ขนาด 10kΩ หรือ 20kΩ                            1 ตัว
4.ตัวต้านทาน 10kΩ                                                                                   4 ตัว
5.ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω                                                                   1 ตัว
6.ไดโอดเปล่งแสง (LED) ขนาด 5 มม.                                                         1 ตัว
7.สายไฟสําหรับต่อวงจร                                                                             1 ชุด
8.มัลติมิเตอร์                                                                                             1 เครื่อง
9. แหล่งจ่ายแรงดันควบคุม                                                                         1 เครื่อง
10.เครื่องกําเนิดสัญญาณแบบดิจิทัล                                                            1 เครื่อง
11. ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล                                                                   1 เครื่อง

ขั้นตอนการทดลอง
1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด โดยใช้ไอซี LM393N ตามผังวงจรในรูปที่ 4.2.1 และป้อนแรงดันไฟเลี้ยง
VCC= +5V และ Gnd จากแหล่งจ่ายควบคุมแรงดัน

ผังวงจรที่ 4.2.1  วงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน 2 ชุด

2. ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน V1 และ V2 เทียบกับ Gnd ของวงจร ตามลําดับ บันทึกค่าที่ได้
3. สร้างสัญญาณแบบสามเหลี่ยม (Triangular Wave)  อยู่ในช่วงแรงดัน 0V ถึง 5V  ใช้เครื่อง
กําเนิดสัญญาณ (Function Generator) กําหนดให้ Vpp = 5V (Peak-to-Peak Voltage) และ
แรงดัน Offset = 2.5V และความถี่ f = 1kHz เพื่อใช้เป็นสัญญาณอินพุต Vin สําหรับวงจร
4. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A สําหรับวัดสัญญาณที่มาจากเครื่องกําเนิดสัญญาณ (Vin) และช่อง B สําหรับวัดสัญญาณเอาต์พุตที่ขาหมายเลข 1 (V3) ของตัวเปรียบเทียบแรงดัน (บันทึกภาพที่ได้ )
5. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ โดยใช้ช่อง A สําหรับวัดสัญญาณที่มาจากเครื่องกําเนิดสัญญาณ (Vin) และช่อง B สําหรับวัดสัญญาณเอาต์พุตที่ขาหมายเลข 7 (V4) ของตัวเปรียบเทียบแรงดัน (บันทึกภาพที่ได้ )
6. ต่อวงจร ตามผังวงจรในรูปที่ 4.2.2 โดยตัวต้านทานปรับค่าได้ขนาด 10kΩ หรือ 20kΩ

ผังวงจรที่ 4.2.2 วงจรไอซีเปรียบเทียบช่วงแรงดัน

7. ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน Vin ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ แล้วสังเกตสถานะของการ
ติด/ดับของ LED1 ให้จดบันทึกค่าแรงดัน Vin ที่ทําให้ LED1 เกิดการเปลี่ยนสถานะติด/ดับ
8. เขียนรายงานการทดลอง

ผลการทดลอง

   - ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน V1 และ V2 เทียบกับ Gnd
                                 

วัดแรงดัน เทียบกับ GND	แรงดันที่วัดได้
V1	0.001 V
V2	3.059 V

                                                                                                                             

กราฟ ระหว่าง สัญญาณ อินพุต (สัญญาณรูปสามเหลี่ยม) และ สัญญาณเอาพุตต์ (รูปสี่เหลี่ยม) ที่ขาหมายเลข 1 (V3)ของ ไอซี LM393N  โดยจากกราฟ แรงดัน Vin ที่ทำให้ สัญญาณเอาพุตต์ V3 มีสถานะ                                                 LOW  อยู่ในช่วง   0   V  ถึง    4.1   V      :       HIGH    อยู่ในช่วง     4.1 V   ถึง  5 V  

กราฟ ระหว่าง สัญญาณ อินพุต (สัญญาณรูปสามเหลี่ยม) และ สัญญาณเอาพุตต์ (รูปสี่เหลี่ยม) ที่ขาหมายเลข 7  (V4)ของ ไอซี LM393N  โดยจากกราฟ แรงดัน Vin ที่ทำให้ สัญญาณเอาพุตต์ V4 มีสถานะ                            LOW  อยู่ในช่วง    0 V  ถึง   1.5 V     :       HIGH    อยู่ในช่วง     1.5 V ถึง  5 V 

 - บันทึกค่าแรงดัน Vin ที่ทําให้ LED1 เกิดการเปลี่ยนสถานะติด/ดับ

ช่วงแรงดัน	สถานะของ LED ติด/ดับ
0 V - 1.721 V	ติด
1.721 V-3.387 V	ดับ
3.387 V- 5.106 V	ติด

ภาพประกอบการทดลอง

                   - วงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน 2 ชุด

วัดแรงดันที่จุด V1 เทียบกับ GND ของวงจร

วัดแรงดันที่จุด V2 เทียบกับ GND ของวงจร

กราฟ ของสัญญาณ อินพุตต์(รูปสามเหลี่ยม)
และ กราฟของสัญญาณ เอาพุตต์ (รูปสี่เหลี่ยม) ของ V3

ต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน 2 ชุด (ใช้วัด V3)

กราฟ ของสัญญาณ อินพุตต์ (รูปสามเหลี่ยม)
และ กราฟของสัญญาณ เอาพุตต์ (รูปสี่เหลี่ยม) ของ V4

ต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน 2 ชุด (ใช้วัด V4)

                       - วงจรไอซีเปรียบเทียบช่วงแรงดัน

ทำการปรับค่าของตัวต้านทาน เพื่อให้แรงดันมีค่าเพิ่มขึ้น LED จะติคในช่วงนี้

เมื่อแรงดันมีค่าอยู่ในช่วงนี้ LED จะดับ

แรงดันในช่วงนี้ LED ยังดับอยู่

เมื่อ แรงดันเพิ่มขึ้นจนถึงช่วงนี้ LED จะติดอีกครั้ง

LED ยังคงติดจนค่าแรงดันเพิ่มขึ้นถึง 5 V

ผังวงจรโดยโปรแกรม Fritzing

4.2.1 วงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดันสองชุด Breadboard View

4.2.1 วงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดันสองชุด Schematic View

4.2.2 วงจรไอซีเปรียบเทียบช่วงแรงดัน Breadboard View

4.2.2 วงจรไอซีเปรียบเทียบช่วงแรงดัน Schematic View

คําถามท้ายการทดลอง 
1. แรงดัน V1 และ V2 มีค่าประมาณ  0  โวลต์ และ  3.055  โวลต์ ตามลําดับ

2. แรงดัน Vin จะต้องมีค่าอยู่ในช่ว  0   ถึง   4.1   โวลต์ และ   4.1   ถึง  5   โวลต์
จึงจะทําให้แรงดัน V3 ที่ขาหมายเลข 1 ของ LM393N (วงจรในรูปที่ 4.2.1) ได้ลอจิก LOW และ
HIGH ตามลําดับ

3. แรงดัน Vin จะต้องมีค่าอยู่ในช่วง   0   ถึง  1.5  โวลต์ และ  1.5  ถึง  5   โวลต์
จึงจะทําให้แรงดัน V4 ที่ขาหมายเลข 7 ของ LM393N (วงจรในรูปที่ 4.2.1) ได้ลอจิก LOW และ
HIGH ตามลําดับ

4. แรงดัน Vin ที่ได้จากการหมุนปรับค่าของตัวต้านทานปรับค่าได้ จะต้องมีค่าอยู่ในช่วงใด จึงจะทําให้
LED1 สว่าง

Ans ช่วงที่ 1 คือ ช่วงแรงดัน ระหว่าง 0 V - 1.721 V ช่วงที่ 2คือ แรงดันระหว่าง 3.387 V- 5.106 V