บทเรียน 6.1 — ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด

เป้าหมาย

เมื่อจบบทเรียนนี้ คุณจะ

1. ระบุแถวและรางไฟที่เชื่อมกันบนเบรดบอร์ดได้ถูกต้อง
2. ต่อวงจรตามแผนผังโดยใช้สีสายตามแบบแผน และตรวจด้วยมัลติมิเตอร์ก่อนจ่ายไฟ

ก่อนเริ่ม

• ใช้โหมดความต่อเนื่องและโหมดไดโอดของมัลติมิเตอร์ได้
• แล็บ: เบรดบอร์ด, สายจัมเปอร์หลายสี, LED สีแดง×3, ตัวต้านทาน 1 kΩ×4, 10 kΩ×1, ปุ่มกด×1, TESAIoT Dev Kit

ดูของจริงก่อน

พลิกเบรดบอร์ดดูด้านหลัง (หรือดูภาพจากผู้ผลิต) จะเห็นแถบโลหะเรียงอยู่ใต้รู — แถบสั้นจำนวนมากอยู่ตรงกลาง และแถบยาวสองสามเส้นอยู่ริมบนล่าง

ก่อนอ่านต่อ ลองทายว่ารูคู่ไหนต่อถึงกัน แล้วพิสูจน์ด้วยโหมดความต่อเนื่องของมัลติมิเตอร์ ถ้าคุณทายผิดสักคู่ ดีมาก — นั่นคือความผิดพลาดที่คุณจะไม่ทำตอนต่อวงจรจริง

แนวคิด (1) — ข้างในเบรดบอร์ด

แนวคิด (2) — กฎของเบรดบอร์ด

• กลุ่มห้ารู แนวเดียวกันที่ไม่ข้ามร่องกลาง = node เดียวกัน
• ร่องกลาง (centre channel) แยกสองฝั่ง ความกว้างพอดีกับชิปแบบ DIP
• รางไฟ (power rails) แถบยาวริมขอบ — เบรดบอร์ดยาวบางรุ่นรางไฟขาดครึ่งกลาง ต้องตรวจด้วยความต่อเนื่องก่อนใช้ทุกแผ่น
• ระยะห่างรู 2.54 mm (0.1 นิ้ว) เท่ากับขา header ทั่วไป

ความผิดพลาดคลาสสิก เสียบตัวต้านทานโดยขาทั้งสองอยู่ในกลุ่มห้ารูเดียวกัน — ตัวต้านทานถูกลัดทิ้ง วงจรทำงานเหมือนไม่มีมัน

แนวคิด (3) — สีสายและการจัดวาง

หลักจัดวางที่ตรวจง่าย ต่อทีละ net แล้วขีดทับบนแผนผังที่พิมพ์ไว้ · สายสั้นแนบเบรดบอร์ด · วางตามทิศทางของแผนผัง (ไฟบน กราวด์ล่าง)

ข้อจำกัด แถบโลหะมีความจุแฝงราวไม่กี่ pF — f_c = 1/(2π×R×C) เช่น 5 pF กับ 100 kΩ ได้ f_c ≈ 318 kHz ไม่เหมาะกับสัญญาณเร็วระดับหลาย MHz

แนวคิด (4) — ตรวจก่อนจ่ายไฟ

ตรวจตามลำดับนี้ทุกครั้ง ขณะที่เบรดบอร์ดยังไม่ต่อกับบอร์ดหรือแหล่งจ่าย

1. ตรวจด้วยตา       ไล่ทีละ net เทียบแผนผัง ขั้วของ LED/ตัวเก็บประจุถูกไหม
2. รางไฟกับกราวด์   ความต่อเนื่องระหว่างราง + กับ − ต้อง "ไม่ดัง"
3. ความต้านทาน       คำนวณไว้ก่อนว่าควรได้เท่าไร แล้ววัดเทียบ
4. ทดสอบ LED         โหมดไดโอด แดงที่แอโนด ดำที่แคโทด
5. ต่อไฟตามลำดับ     GND ก่อน แล้วไฟเลี้ยง แล้วสายสัญญาณ

ตัวอย่างสมบูรณ์ — LED สามดวง + ปุ่ม active-low

net GND   ขา GND ของ header, ราง −, แคโทดของ LED1-3, ขาหนึ่งของปุ่ม
net 3V3   ขา 3V3, ราง +, ปลายหนึ่งของ R_pu 10 kΩ
net LED1  P13.3 → 1 kΩ → แอโนดของ LED1 (เช่นเดียวกัน LED2@P13.4, LED3@P13.5)
net BTN_N ปลายอีกข้างของ R_pu, ขาอีกข้างของปุ่ม, และ 1 kΩ ไปยัง P13.0

คำนวณก่อนต่อ:
กระแส LED แต่ละดวงเมื่อขาเป็น 1: (3.3−2.0)/1kΩ ≈ 1.3 mA
ราง + กับ −: ปล่อยปุ่ม → OL (เปิดวงจร)   กดปุ่ม → 10 kΩ

ตรวจ ราง+/− ไม่ดัง, อ่าน OL, ได้ 10 kΩ เมื่อกดปุ่ม, LED ผ่านโหมดไดโอด → จึงต่อเข้าบอร์ด

ฝึกเติม / แล็บ

ฝึกเติม

1. รู a12 กับ e12 ต่อกันไหม e12 กับ f12 ล่ะ a12 กับ a13 ล่ะ
2. เสียบตัวต้านทานขาหนึ่งที่ b15 อีกขาที่ d15 จะเกิดอะไรขึ้น

แล็บ

1. สำรวจเบรดบอร์ดของคุณ — ตรวจรางไฟขาดครึ่งกลางไหม สุ่มตรวจกลุ่มห้ารู
2. วาดแผนผังของตัวอย่างสมบูรณ์ลงกระดาษ แล้วต่อทีละ net ขีดทับทุกครั้งที่ต่อเสร็จ
3. ตรวจก่อนจ่ายไฟครบห้าข้อ แล้วจ่ายไฟตามลำดับ GND → 3V3 → สัญญาณ
4. ให้เพื่อนตรวจ — จับเวลาว่าเพื่อนใช้กี่นาทีจึงยืนยันได้ว่าต่อถูกทุก net

เช็กความเข้าใจ

1. บนเบรดบอร์ดมาตรฐาน รู a10 กับ e10 (ฝั่งเดียวกันของร่องกลาง แนวเดียวกัน) ต่อถึงกันหรือไม่

   • ก) ต่อกัน เป็นกลุ่มห้ารูเดียวกัน · ข) ไม่ต่อกัน · ค) ต่อกันเฉพาะเบรดบอร์ดยาว · ง) ต่อกันผ่านรางไฟ

2. เสียบตัวต้านทานโดยขาหนึ่งอยู่ b15 และอีกขาอยู่ d15 จะเกิดอะไรขึ้น

   • ก) ทำงานปกติ · ข) ตัวต้านทานถูกลัดทิ้ง เพราะทั้งสองขาอยู่ในกลุ่มห้ารูเดียวกัน · ค) ตัวต้านทานไหม้ทันที · ง) ค่าความต้านทานเพิ่มเป็นสองเท่า

3. ก่อนจ่ายไฟ วัดโหมดความต่อเนื่องระหว่างราง + กับราง − ผลแบบใดที่ควรได้

   • ก) เครื่องส่งเสียงดัง · ข) เครื่องไม่ส่งเสียง และความต้านทานใกล้เคียงค่าที่คำนวณจากวงจร · ค) อ่านได้ 0 Ω · ง) ไม่ต้องตรวจ

ไปต่อ

เบรดบอร์ดเหมาะกับการทดลอง แต่วงจรที่ต้องทนการใช้งานจริงต้องบัดกรี บทเรียนถัดไป บัดกรีอย่างปลอดภัย จะฝึกบัดกรีหัวต่อหนึ่งแถวให้ผ่านการตรวจด้วยตาและมัลติมิเตอร์