ตัวต้านทานทำหน้าที่อะไรในวงจร ?

ตัวต้านทานทำหน้าที่อะไร   

บทความนี้จะอธิบายประโยชน์ของตัวต้านทานว่าตัวต้านทานทำหน้าที่อะไรในวงจร จะอธิบายแบบสรุปเพื่อให้เห็นภาพกว้างๆ     ตัวต้านทานเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานที่มีความสำคัญมากเนื่องจากเกือบทุกๆวงจรจะต้องใช้ตัวต้านทาน   ดูรูปวงจรข้างล่างเป็นตัวอย่างเป็นวงจรรักษาระดับแรงดันไฟให้คงที่ จะสังเกตว่าวงจรนี้ใช้ตัวต้านทานหลายตัว   อุปกรณ์ตัวที่ลูกศรชี้คือตัวต้านทานและอุปกรณ์ตัวอื่นๆในวงจรที่มีลักษณะเหมือนกันคือมีแถบสีก็เป็นตัวต้านทานเช่นกัน ตัวต้านทานมีหลายค่าและจะใช้แถบสีเพื่อระบุค่าความต้านทาน

ตัวต้านทานทำหน้าที่อะไรในวงจร

1)   จำกัดปริมาณกระแสไฟฟ้า  ( Current Limitting )  อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายตัวใช้กระแสไฟแค่นิดเดียวก็สามารถทำงานได้แล้วถ้าปล่อยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจำนวนมากเกินกว่าทีมันต้องการอุปกรณ์ตัวนั้นจะไหม้เสียหายทันที   ยกตัวอย่างเช่น  LED หรือไดโอดเปล่งแสงมันต้องการกระแสไฟฟ้าเพียงแค่ 15mA ก็ทำให้มันสว่างได้แล้ว จากรูปถ้าเราต่อไฟ  9VDC  ให้ LED ตรงๆ LED จะไหม้โดยรอยต่อข้างในทะลุเสียหายทันทีเนื่องจากมีกระแสไหลผ่านจำนวนมาก  วิธีแก้คือใช้ตัวต้านทานเพื่อลดหรือจำกัดปริมาณกระแสไฟฟ้าให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไม่เกิน 15mA ( ตามสเปคของมัน )   ส่วนค่าความต้านทานที่เหมาะสมต้องคำนวณและวิธีคำนวณจะมีการเรียนในสาขาอิเล็กทรอนิกส์ไฟฟ้า วิศวกรรมและช่างซ่อม

                                   ใช้ตัวต้านทานทำหน้าที่จำกัดกระแสที่ไหลในวงจร

 

อีก 1 ตัวอย่างของการใช้ตัวต้านทานจำกัดปริมาณกระแสคือไขควงเช็คไฟ  วงจรข้างในของไขควงเช็คไฟจะมีตัวต้านทานค่าสูงมากค่าประมาณล้านโอห์มและมีหลอดนีออน  ตัวต้านทานค่าสูงๆนี้จะจำกัดปริมาณกระแสที่ไหลให้มีปริมาณน้อยมากๆซึ่งไม่เป็นอันตรายต่อคนเมื่อเราใช้มือแตะด้ามไขควงเช็คไฟ  ปริมาณกระแสที่ไหลนี้ถึงแม้จะน้อยมากแต่ก็ยังเพียงพอที่จะทำให้หลอดนีออนสว่างและใช้เป็นตัวบอกสถานะการเช็คว่ามีไฟหรือไม่มีไฟ

 

                 วงจรข้างในของไขควงเช็คไฟรุ่นนี้มีตัวต้านทานค่า  820,000 โอห์ม   ข้างในประกอบด้วยตัวต้านทานและหลอดนีออน

 

 

2). กำหนดจุดทำงานให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ตัวอื่นๆ  โดยการกำหนดปริมาณแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าคำศัพท์เฉพาะทางเรียกว่าการไบอัส   วงจรหนึ่งวงจรต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายตัวมาประกอบกันจึงจะเป็นวงจรซึ่งต้องมีการเลือกค่าและคำนวณตามหลักการ   ยกตัวอย่างเช่นวงจรด้านล่างนี้ ใช้ตัวต้านทานทำหน้าที่กำหนดจุดทำงานให้ทรานซิสเตอร์   ปกติแล้วทรานซิสเตอร์สามารถประกอบเป็นวงจรได้หลายอย่างมาก   เช่น    วงจรสวิตช์    วงจรขยาย   วงจรกำเนิดสัญญาณแบบต่างๆ   เป็นต้น การใช้งานทรานซิสเตอร์เบื้องต้นก็ต้องใช้ร่วมกับตัวต้านทาน    ตัวเก็บประจุ 

                            ใช้ตัวต้านทานกำหนดจุดทำงานให้ทรานซิสเตอร์ ( การไบอัสทรานซิสเตอร์ )

 

 

3.  ใช้ตัวต้านทานตรวจจับกระแสไฟ (  Current sense Resistor )   วิธีวัดปริมาณกระแสไฟมีหลายวิธี การใช้ตัวต้านทานตรวจจับกระแสไฟเป็นวิธีที่ราคาถูกมากจึงนิยมใช้ในหลายวงจรเพื่อลดต้นทุนการผลิต เพื่อเช็คว่ามีกระแสไหลเกินหรือมีกระแสไหลมาเป็นปกติหรือไม่  เรียกวงจรในส่วนนี้ว่าวงจรป้องกัน  Over Current  Protection     ตัวต้านทานตรวจจับกระแสจะมีค่าความต้านทานระดับมิลลิโอห์มหรือค่าความต้านไม่สูง เช่น 0.5 โอห์ม   1  โอห์ม  เป็นต้น  เมื่อมีกระแสไหลผ่านตัวต้านทานตรวจจับกระแสจะมีแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานตามกฏของโอห์ม V= IR  และใช้แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานนี้ส่งให้อุปกรณ์ตัวอื่นทำงานทำงานต่อไป  การเลือกค่าความต้านทานและความสัมพันธ์ระว่างกระแสและแรงดันไฟฟ้าจะมีการคำนวณ

 

 

ชนิดและสัญลักษณ์ของตัวต้านทานปรับค่าได้ การต่อโพเทนชิโอมิเตอร์หรือตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขา

ชนิดและสัญลักษณ์ของตัวต้านทานปรับค่าได้  การต่อโพเทนชิโอมิเตอร์

ตอนนี้จะอธิบายชนิดและสัญลักษณ์ของตัวต้านทานปรับค่าได้  ตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขามีชื่อเรียกเฉพาะว่าโพเทนชิโอมิเตอร์ (Potentiometer)  อ้างอิงข้อมูลจาก wikipedia  คำว่า  "  โพเทนชิโอมิเตอร์ "  มีที่มาจากวิชาเครื่องมือวัดโดยตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขานี้ใช้เป็นวงจรแบ่งแรงดัน ( Voltage Divider ) เพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าหรือโพเทนเชี่ยล ( Potential )  จึงเรียกว่าโพเทนชิโอมิเตอร์     โพเทนชิโอมิเตอร์นิยมใช้กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์  วงจรควบคุมและใช้เป็นวอลลุ่มปรับเสียง  ถ้าใช้กับวัตต์สูง ( มากกว่า 1W )  จะเรียกว่า รีโอสแตต (rheostat) ซึ่งรีโอสแตตจะเน้นปรับกระแสและใช้กับส่วนพาวเวอร์  ส่วนโพเทนชิโอมิเตอร์นิยมใช้กับงานน้อยกว่า 1W ซึ่งเป็นงานคอนโทรลสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์  

 

        โพเทนชิโอมิเตอร์ (ตัวเล็ก)  และรีโอสแตต(ตัวใหญ่ ) ซึ่งโครงสร้างเป็นเส้นลวด (ไวร์วาวด์ )

 

 

การใช้งานโพเทนชิโอมิเตอร์จะใช้งานแค่ 2 ขาเพื่อเป็นตัวต้านทานปรับค่าได้ หรือใช้งานทั้ง 3 ขาเป็นวงจรแบ่งแรงดันก็ได้  ส่วนรีโอสแตต (rheostat)จะใช้งาน 2 ขาเพื่อเป็นตัวต้านทานปรับค่าได้และใช้ปรับกระแส

เปรียบเทียบสัญลักษณ์ของตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขาหรือโพเทนชิโอมิเตอร์และสัญลักษณ์ของตัวต้านทานปรับค่าได้ 2 ขา

                                 สัญลักษณ์ของตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขาหรือโพเทนชิโอมิเตอร์

 

                                              สัญลักษณ์ของตัวต้านทานปรับค่าได้ 2 ขา

 

 

การใช้งานโพเทนชิโอมิเตอร์เป็นวงจรแบ่งแรงดันเพื่อวัดแรงดันไฟฟ้าหรือโพเทนเชี่ยล ( Potential )  จึงเรียกว่าโพเทนชิโอมิเตอร์ โดยแรงดันที่ตกคร่อมโหลด RL = แรงดันที่ตกคร่อม R2 เมื่อหมุนปุ่มปรับของโพเทนชิโอมิเตอร์จะทำให้แรงดันตกคร่อม R1 และ R2 เปลี่ยนไป

 

ชนิดของตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขา

จากกราฟด้านล่างเป็นความสัมพันธ์ระหว่างมุมการหมุนและค่าความต้านทานแบ่งออกเป็น   3 ชนิดคือ

1)   Log ( Audio )    

2)   Linear    

3)   Inverse Log / Anti log นั้นคือโพเทนชิโอมิเตอร์สามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิดโดยที่ตัวอุปกรณ์จะใช้สัญลักษณ์ ( Marking ) เพื่อระบุชนิดโดยโซนเอเชียและอเมริกาจะใช้อักษร    A  สำหรับชนิด  Log ( Audio )    อักษร B สำหรับชนิด  Linear  และอักษร C สำหรับชนิด Inverse Log / Anti log อักษร C ใช้กับโซนอเมริกาเท่านั้น เอเชียยังไม่มี Marking นี้    ส่วนโซนยุโรปจะใช้อักษร Marking ที่แตกต่างกันออกไปจากเอเชียโดยใช้อักษร A สำหรับชนิด  Linear   ใช้อักษร  C สำหรับ  Log ( Audio )   และใช้อักษร F สำหรับชนิด  Inverse Log / Anti log  

ข้อสังเกตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากผลิตในเอเชียและอุปกรณ์จำนวนมากในตลาดจึงมีสัญลักษณ์ ( Marking ) เป็นแบบโซนเอเชีย   ในไทยน่าจะยึดแบบเอเชีย Marking

 

 

                                 ตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขา หรือ โพเทนชิโอมิเตอร์ชนิด A  B  C

 

คำถามโวลลุ่ม / วอลลุ่มปรับเสียงเป็นโพเทนชิโอมิเตอร์ชนิด A หรือ B หรือ C  ?   ..... คำตอบคือชนิด A เนื่องจากธรรมชาติการได้ยินความดังของคนเราจะเป็นแบบ  Log ( Audio ) คือในช่วงแรกจะค่อยๆดังขึ้นเมื่อปรับจนจึงจุดหนึ่งความดังจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหรือเป็นแบบกราฟ Log  ดังนั้นจึงใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ชนิด A เป็นวอลลุ่มปรับความดังของเสียง    ส่วนโพเทนชิโอมิเตอร์ชนิด B  ( Linear ) จะใช้กับงานที่ต้องการการเปลี่ยนแรงของแรงดันหรือสัญญาณแบบเชิงเส้น เช่นวงจรแบ่งแรงดัน

 

                                ตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขา 1K  10K  100K  ชนิด B ( Linear )

 

                                   ตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขา 5K  50K  500K  ชนิด B ( Linear )

 

                       

                                 ตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขา 20K    ชนิด A  ( Log / Audio ) 

 

 

                                   ตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขา 50K    ชนิด A  ( Log / Audio ) 

ตัวต้านทานปรับค่าได้ 3 ขา   สามารถต่อใช้งานได้แบบ 2 คือ   

1)  ใช้เป็นตัวต้านทานปรับค่าได้ 2 ขา โดยต่อใช้แค่ขากลางและขาริมด้านใดด้านหนึ่งส่วนขาที่ 3 ปล่อยไว้หรือซ๊อตกับขากลางก็ได้ จุดประสงค์การใช้งานแบบที่หนึ่งนี้คือจำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้า    

2) ต่อใช้งานเป็นโพเทนชิโอมิเตอร์โดยต่อใช้งานทั้ง 3 ขาจุดประสงค์การต่อแบบที่สองคือเป็นวงจรแบ่งแรงดัน  ดูรูปวงจรด้านล่างประกอบ 

ต่อใช้งานเป็นตัวต้านทานปรับค่าได้  2 ขา  จะใช้แค่ 2 ขา  โดยใช้ตัวต้านทานทำหน้าที่จำกัดปริมาณการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร  (  Current Limiting )

                                                    ใช้แค่ 2 ขา   ขาที่ 3 ปล่อยลอยไว้

                                                     ใช้แค่ 2 ขา ขาที่ 3 ซ๊อตกับขากลาง 

ต่อใช้งานเป็นวงจรแบ่งแรงดัน  ( Voltage divider )  จะต่อใช้งานทั้ง 3 ขา เมื่อหมุนปรับจะทำให้แรงดันที่ตกคร่อม R1 และ R2 เปลี่ยนไป   ซึ่ง  R1 และ R2  เป็นส่วนที่อยู่ข้างในโพเทนชิโอมิเตอร์และแรงดันที่ตกคร่อมโหลด RL จะเท่ากันแรงดันที่ตกคร่อม   R2