นา นา วิธีป้องกันต่อผิดขั้ว

ผมมีปัญหาเกี่ยวกับโครงงานที่ใช้ไฟเลี้ยงภายนอก หากป้อนไฟเลี้ยงผิดขั้วก็อาจจะทำให้โครงงานนั้นเสียหายได้ โดยเฉพาะโครงงานที่ใช้อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ตัวอย่างเช่น วงจรที่ไอซีเบอร์ 555 ป้อนไฟเลี้ยงผิดขั้วเพียงพริบตาเดียว ก็ทำให้ไอซีเสียระเบิดกระเด็น เห็นต่อหน้าต่อตาเลย อันตรายพอสมควร นอกจากนี้อุปกรณ์ที่มีขั้วชัดเจนอย่างตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลค์ ก็มีปัญหามากเช่นกัน โดยเฉพาะในวงจรจ่ายไฟ หากต่อไฟผิดขั้วมันก็จะระเบิดได้ยินเสียงดังมาก

จึงต้องหาวิธีป้องกันการต่อไฟผิดขั้ว ตามความเหมาะสมในการใช้งาน เช่น บางโครงงานมีความสำคัญไม่มากนัก กำหนดให้ใช้งบประมาณต่ำ จึงใช้วิธีการป้องกันต่อไฟผิดขั้วแบบง่ายๆก็พอ แต่ในบางโครงงานมีความสำคัญมากและใช้งบประมาณพอสมควร จึงทำให้สามารถใช้วิธีป้องกันต่อไฟเลี้ยงผิดขั้วแบบคุณภาพดีได้ครับ

ผมคิดว่า หัวใจหลักของวิธีการป้องกันต่อไฟผิดขั้วนั้น คือ การประยุกต์ใช้ไดโอดเป็นตัวกำหนดทิศทางไหลของไฟได้ดีพอ แม้ว่าไดโอดเป็นอุปกรณ์ตัวเล็กๆ ขาใช้งานเพียงสองขา แต่สามารถนำใช้งานได้หลากหลายมาก

ในที่สุดผมก็ทดลองนำไดโอดมาประยุกต์ใช้ป้องกันการต่อไฟผิดขั้วได้ดี ทั้งวิธีการที่ใช้เพียงไดโอดตัวเดียวหรือร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ ตามความเหมาะสมในกรณีนั้นๆ โดยประกอบด้วย วิธีการ คือ

[[**]] ตัวเดียวก็แจ๋ว

[[**]] กลับขั้วอัตโนมัติด้วยไดโอดต่อเป็นบริดจส์

[[**]] ผิดขั้วปุ๊บขาดปั๊บ

[[**]] ผิดขั้วปุ๊บตัดปั๊บ

[[**]] กลับขั้วอัตโนมัติรุ่นสมบูรณ์แบบ

โดยสามารถดูรายละเอียดของวิธีการต่างๆ ได้ดังนี้

 

#ตัวเดียวก็แจ๋วได้

วิธีการง่ายที่สุดในการป้องกันต่อไฟผิดขั้ว คือ การนำไดโอดมาต่ออนุกรมกับโหลด โดยใช้ขั้ว ของไดโอดต่อกับขาบวกของโหลด และป้อนไฟเข้าด้วยไฟบวกทางขา ของไดโอด ตามภาพที่ 1

การต่อไฟลักษณะนี้ทำให้ไดโอดนำกระแสหรือยอมให้กระแสไหลผ่านตัวมันได้ เพราะได้รับการจ่ายไบแอส(bias)ตรงนั่นเอง ดังนั้น ไฟเข้าจึงไหลผ่านไดโอดมายังโหลดได้ ทำให้โหลดทำงานได้ตามปกติครับ

แต่เมื่อเราป้อนไฟเข้ากลับขั้วไฟ คือ จากเดิมขั้วบวกเป็นขั้วลบ(ด้านบน)และขั้วลบเป็นขั้วบวก(ด้านล่างก็ทำให้ไดโอดได้รับไบแอสกลับ มันจึงไม่ชอบก็เลยไม่ยอมให้ไฟไหลผ่านตัวมันไปได้ ส่งผลให้โหลดไม่ทำงานครับ

 

 

ภาพที่ ใช้ไดโอดตัวเดียวก็ป้องกันต่อไฟผิดขั้วได้

 

##เข้าใจจุดอ่อนและเลือกไดโอดให้เหมาะสม

ถึงแม้ว่าวิธีการนี้จะง่ายและประหยัดก็ตาม แต่ผมคิดว่ายังวิธีนี้ยังมีจุดอ่อนที่สำคัญ ประการ คือ

[[**]] แรงดันลดลง ตามปกติไดโอดจะมีแรงดันตกคร่อมตัวมันในตอนไบอัสตรงประมาณ 0.7ดังนั้น หากเราใช้ไฟเข้าที่มีค่าแรงดันต่ำๆ เช่น 1.5V ก็จะทำให้แรงดันที่จ่ายไปยังโหลดลดต่ำลง เปรียบเสมือนว่า ไดโอดเรียกเก็บค่าผ่านทางไปแล้ว 0.7V ทำให้แรงดันลดลงเหลือเพียง 0.8V ย่อมทำให้โหลดไม่ทำงานได้ครับ

ดังนั้น จึงควรใช้ไฟเข้าที่มีแรงดันสูงพอสมควร เพื่อจ่ายไฟให้โหลดได้อย่างเหมาะสม เช่น โหลดใช้แรงดันประมาณ 12V สามารถใช้วิธีนี้ได้ เพราะแรงดันจากไฟเข้าเมื่อไหลผ่านไดโอดจะลดลงเหลือประมาณ 11.3V โหลดก็ยังทำงานได้อย่างปกติครับ

[[**]] กระแสลดลง จากการต่อไดโอดแบบอนุกรมในวงจรนั้น ย่อมทำให้กระแสไหลผ่านในวงจรลดลงเสมอ จึงควรเลือกไดโอดที่มีผลต่อกระแสน้อยที่สุด คือ ไดโอดที่มีค่าความต้านทานแฝงภายในต่ำๆ ย่อมทำให้กระแสไหลผ่านตัวมันได้มากขึ้น

เราลองทำความเข้าใจกันดูนะครับ สมมุติว่า ไดโอดทนกระแสประมาณ 1A ปกติมีแรงดันตกคร่อมประมาณ 0.7V จึงมีค่าความต้านทานแฝงประมาณ 0.7V / 1A = 0.7 ohms แต่เมื่อใช้ไดโอดทนกระแสประมาณ 3A มีค่าความต้านทานแฝงประมาณ 0.23 W ดังนั้น เลือกไดโอดที่ทนกระแสได้สูงไว้ก่อนก็ดีครับ

 

##การเลือกไดโอดอย่างเหมาะสม

ท่านคงเกิดความกังวลว่า หากใช้ไดโอดที่ทนกระแสได้สูงเกินไป แม้ว่ากระแสไหลผ่านได้ดี แต่ราคาย่อมแพง และสิ้นเปลืองเนื้อที่ติดตั้ง แล้วเราจะเลือกไดโอดอย่างไรดีจึงจะเหมาะสมกับการใช้งานจริง

สำหรับผมคำนึงถึงกระแสที่โหลดต้องการเป็นหลัก เช่น โหลดต้องการกระแสประมาณ 1A ก็ควรใช้ไดโอดที่ทนกระแสได้มากขึ้นเป็น 2-3 เท่า เมื่อพิจารณาตามความเหมาะสมแล้ว ควรใช้ไดโอดที่ทนกระแสขนาด 3A เพราะมีขายทั่วไป เช่น เบอร์ 1N5402 (ทนไฟ 3200V) เป็นต้น

สรุปว่า วิธีนี้ใช้ได้ดี แต่ต้องเลือกให้เหมาะสมกับการใช้งาน

ผมยังพบข้อสังเกตุอีกประเด็นหนึ่ง ในเรื่องความไม่สะดวกในตอนที่เราป้อนไฟเข้าผิดขั้ววงจรจะไม่ทำงาน ต้องกลับขั้วไฟเข้าใหม่ให้ถูกต้องก่อน ทำให้อาจจะทำให้ผู้ใช้วงจรโหลดสับสนหลงคิดว่าวงจรโหลดมีปัญหาหรือเสียได้ ผมคิดว่า ทางแก้ปัญหาในขั้นแรกจึงควรแจ้งให้ผู้ใช้ทราบในจุดนี้ก่อนใช้งานครับ หรือจะใช้วิธีการต่อไป คือ กลับขั้วอัตโนมัติด้วยไดโอดต่อเป็นบริดจส์ ก็สามารถช่วยแก้ปัญหานี้ได้ดีครับ

 

#กลับขั้วอัตโนมัติด้วยไดโอดต่อเป็นบริดจส์

จากข้อสังเกตุของวิธีการ “ตัวเดียวก็แจ๋วได้” เรื่องความไม่สะดวกในตอนต่อไฟผิดขั้วนั้น ผมจึงคิดหาวิธีทำให้ไฟที่จ่ายให้โหลดมีขั้วไฟปกติเสมอ ถึงแม้ว่าเราต่อไฟเข้าสลับขั้วไฟกันแบบไหนก็ตาม

ผมนึกถึงวงจรจ่ายไฟตรงที่ใช้วงจรเรียงกระแสไฟแบบบริดจส์ ซึ่งมีการทำงานที่น่าสนใจ คือ เมื่อเราป้อนไฟกระแสสลับที่มีขั้วไฟสลับกันไปมาระหว่างไฟบวกและไฟลบ เข้าไปในวงจรเรียงกระแสนี้ ก็จะจ่ายไฟตรงที่มีขั้วไฟถูกต้องให้กับโหลดเสมอ

ด้วยเหตุนี้ เราจึงสามารถนำหลักการของวงจรเรียงกระแสไฟแบบบริดจส์มาใช้ได้ โดยนำไดโอดมาต่อเป็นบริดจส์นั่นเอง ตามภาพที่ 2 เป็นวงจรกลับขั้วไฟอัตโนมัติด้วยไดโอดต่อเป็นบริดจส์ ช่วยป้องกันการต่อไฟผิดขั้วได้ดีและสะดวกพอสมควรครับ

 

 

ภาพที่ วงจรกลับขั้วไฟอัตโนมัติด้วยไดโอดบริดจส์

 

ลองทำความเข้าใจการทำงานแบบง่ายๆ ซึ่งแบ่งได้เป็น กรณี ดังนี้

[[**]] กรณีตามภาพที่ 3 (ดูภาพเข้าใจง่ายขึ้นเมื่อเราป้อนไฟเข้าโดยใช้ขั้วบวกต่อด้านบนและขั้วลบต่อด้านล่าง

โดยไฟเข้าขั้วบวก (ต่อไปขอเรียกสั้นๆ ว่า “ไฟบวก”ผ่านมาเจอทางแยกระหว่าง D1 และ D4 แต่ไฟบวกเลือกไหลผ่าน D4 เพียงอย่างเดียว เนื่องจากมันต่อแบบไบแอสตรง คือ ขา ของ D4 ชอบไฟบวก จึงยอมให้ไฟบวกไหลผ่านมันไปยังขั้วบวกของโหลดได้ สำหรับ D3 ไม่มีไฟไหลผ่าน เพราะเป็นการไบแอสกลับครับ

ส่วนไฟเข้าขั้วลบ(ต่อไปขอเรียกสั้นๆ ว่า ไฟลบ”นั้น จะไหลมาเจอทางแยกระหว่าง D2 และ D3 แต่ไฟลบเลือกไหลผ่าน D2 เพียงอย่างเดียวเพราะมันต่อแบบไบแอสตรง คือ ขา ของ D2 ชอบไฟลบ จึงยอมให้ไฟลบไหลผ่านมันมายังขั้วลบของโหลดได้ จึงทำให้โหลดทำงานดี ส่วน D1 ไม่มีไฟไหลผ่าน เพราะเป็นการไบแอสกลับครับ

 

 

ภาพ ป้อนไฟเข้าขั้วบวกด้านบนและขั้วลบด้านล่าง(กรณีแรก)

 

[[**]] กรณีตามภาพที่ 4 เราลองสลับขั้วไฟเข้าใหม่ จากเดิม (กรณีตามภาพที่ 3ขั้วบวกเป็นขั้วลบ และขั้วลบเป็นขั้วบวก

เมื่อไฟลบไหลผ่านมาเจอทางแยกระหว่าง D1 และ D4 แต่ไฟนี้เลือกไหลผ่าน D1 บ้าง โดยไม่สนใจ D4 อีกต่อไป เพราะเป็นการจ่ายไบอัสตรง คือ ขา ของ D1 ชอบไฟลบ จึงยอมให้ไฟลบไหลผ่านไปยังขั้วลบของโหลดได้

สำหรับ D2 ไม่มีไฟไหลผ่าน เพราะเป็นการไบแอสกลับครับ

ส่วนไฟบวกก็ไหลผ่านมาเจอทางแยกระว่างขา D2 และ D3 แต่ไฟบวกเลือกไหลผ่าน D3 บ้าง โดยไม่ไหลผ่าน D2 เลย คงเพราะเป็นการจ่ายไบแอสตรง คือ ขา ของ D3 ชอบไฟบวก จึงยอมให้ไหลผ่านมันมายังขั้วบวกของโหลดได้ตามปกติ ส่วน D4 ไม่มีไฟไหลผ่านเลยเพราะเป็นการไบแอสกลับครับ

 

 

ภาพ ป้อนไฟเข้าขั้วลบด้านบน และขั้วลบด้านล่าง(กรณีสอง)

 

##เข้าใจจุดอ่อน

วิธีการนี้ก็มีจุดอ่อนลักษณะเดียวกับวิธี”ตัวเดียวก็แจ๋วได้” แต่อาจจะมีปัญหามากกว่าเสียด้วยซ้ำ เนื่องจากมีไดโอดมากกว่า แต่ผมคิดว่า คุ้มค่ากับความสะดวกสบายที่เพิ่มขึ้นครับ

เรามาลองดูจุดอ่อนของวิธีการนี้กัน ดังนี้

[[**]] แรงดันลดลง ประมาณ 1.4V เสมอ เมื่อพิจารณาการทำงานของวิธีการนี้ จะเห็นว่า จะมีไฟไหลผ่านไดโอด ครั้งละสองตัว ดังนั้น จึงมีแรงดันสูญเสียไปตกคร่อมไดโอดประมาณ 1.4V ครับ

สมมุติว่า เราใช้ไฟเข้า 12V ก็จะทำให้มีแรงดันจ่ายให้กับโหลดลดลงเหลือ 10.6V ซึ่งผมคิดว่า อาจจะทำให้โหลดทำงานได้ไม่เต็มที่ก็ได้ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของโหลดที่ใช้แรงดันกว้างๆ ก็ไม่มีปัญหาครับ สำคัญที่ไฟเข้าต้องมีค่าสูงพอครับ ลองคิดเล่นๆ หากท่านใช้ไฟเข้าเพียง 1.5V มาใช้กับวิธีการนี้ไม่ได้แน่นะครับ

[[**]] กระแสลดงลงเสมอ เนื่องกระแสไหลผ่านไดโอดครั้งละ ตัว จึงมีกระแสลดลงกว่าวิธีการ ”ตัวเดียวก็แจ๋วได้” อย่างไรก็ตามเราสามารถเลือกไดโอดเพื่อลดปัญหานี้ให้น้อยลงได้ ด้วยลักษณะเดิมๆ คือ เลือกไดโอดที่ทนกระแสสูงจะมีค่าความต้านทานแฝงภายในต่ำ ย่อมทำให้กระแสไหลผ่านโหลดสูงขึ้นได้ครับ

 

##การกำจัดจุดอ่อน(เลือกไดโอด)

นอกจากนี้ สำหรับการใช้งานจริงของผมมักใช้ไดโอดบริดส์สำเร็จรูปมากกว่าการใช้ไดโอดจำนวน ตัว มาต่อกันเป็นบริดจส์ เพราะสะดวกและประหยัดดีครับ

ยกตัวอย่างเช่น โหลดต้องการไฟประมาณ 3A 25V ก็ควรใช้ไดโอดที่ทนไฟ 6A 200V ซึ่งไดโอดตัวหนึ่งราคาประมาณ 6บาท  10บาท เมื่อใช้ ตัว ก็จะต้องจ่ายเงินประมาณ 24บาท – 40บาท แต่ถ้าใช้ไดโอดบริดจส์สำเร็จรูปก็จะมีราคาเพียงประมาณ 25บาท และใช้งานได้สะดวกด้วย เพราะขนาดเล็กและมีขาใช้งานยืนออกมาเรียบร้อยดีครับ

ก็นับได้ว่าวิธีการนี้ สะดวกดีไม่น้อย แต่ก็ยังมีจุดอ่อนอีก คือ การสูญเสียของแรงดันและกระแส ซึ่งเราสามารถแก้ไขได้โดยการใช้วิธีการ “ผิดขั้วปุ๊บขาดปั๊บ” ถึงแม้ว่าไม่ใช่วิธีการที่ดีมากแต่ผมเลือกใช้เสมอ เพราะประหยัดและง่ายดีครับ

 

#ผิดขั้วปุ๊บขาดปั๊บ

จากวิธีการแก้ปัญหาต่อไฟผิดขั้วทั้งสองวิธีที่ผ่านมาข้างต้น ประสบปัญหาใหญ่เรื่องการสูญเสียแรงดันและกระแสลง จนอาจจะทำให้โหลดทำงานได้ไม่ดีนัก ผมจึงคิดวิธีการแก้ปัญหานี้ โดยพยายามหลีกเหลี่ยงการต่ออุปกรณ์อนุกรมกับโหลด เพื่อขจัดปัญหาแรงดันและกระแสที่จ่ายให้กับโหลดลดลง แต่ก็ต้องช่วยป้องกันการต่อไฟเข้าผิดขั้วได้ดีด้วย

##แนวคิดพื้นฐานเพื่อความลงตัว

เมื่อลองพิจารณาอุปกรณ์ใกล้ๆ ตัว พบว่า ฟิวส์ น่าสนใจดี เพราะเป็นอุปกรณ์ที่แทบจะไม่มีค่าความต้านทานแฝงภายในเลย จึงทำให้เมื่อมีไฟไหลผ่านมันก็ไม่เกิดการสูญเสียไฟใดๆครับ และตามปกติเราใช้มันป้องกันไฟไหลผ่านโหลดเกินกำหนดครับ

ผมเกิดแนวคิดใหม่ (วาดฝันไว้คือ การเพิ่มความสามารถให้ฟิวส์ขาดเมื่อต่อไฟเข้าผิดขั้ว แต่งานนี้ใช้ฟิวส์อย่างเดียวย่อมทำไม่ได้แน่ เพราะฟิวส์ไม่ทราบตรวจขั้วไฟฟ้าหรือทิศทางการไหลของกระแสได้ เอ…งานนี้คงต้องขอความช่วยเหลือจากไดโอดอีกครั้ง เพราะไดโอดสามารถกำหนดทิศทางการไหลของกระแสได้

หากคิดเฉพาะส่วนของไดโอดก่อน โดยลองนำขา ของไดโอดต่อกับขาไฟบวกของโหลด และขา ก็ต่อกับขาไฟลบของโหลดด้วย เมื่อเราต่อไฟเข้าผิดขั้ว ทำให้ไฟทั้งหมดไหลผ่านไดโอดแทนโหลด


แม้ว่าวิธีนี้จะช่วยป้องกันโหลดเสียหายในตอนต่อไฟเข้าผิดขั้วได้ แต่วิธีนี้ยังมีจุดอ่อน คือ ไม่มีระบบตัดไฟที่ดี ทำให้เกิดกระแสเกินไหลผ่านไดโอดอย่างรุนแรง อาจจะทำให้ไดโอดเสียหายได้ ปัญหานี้ก็คงเข้าทางฟิวส์แล้ว เพราะฟิวส์ ถนัดด้านการตัดไฟเมื่อไฟเกินอยู่แล้ว 

 

ภาพที่ ต่อไฟผิดขั้วแล้ว ฟิวส์ขาดทันที่

 

ผมจึงลองนำไดโอดกับฟิวส์มาผสมผสานกันได้เป็นวงจรตามภาพที่ 5 จะเห็นว่า หากเราป้อนไฟเข้าเป็นไฟบวกก็จะไหลผ่าน F1 มายังโหลดได้ตามปกติ โดย D1 ยังไม่นำกระแสเลย เพราะเป็นการจ่ายไบแอสกลับ หรือขา ของ D1 ไม่ชอบไฟบวกครับ

พอเปลี่ยนไฟเข้าเป็นไฟลบบ้าง ไฟก็จะไหลผ่าน F1 ได้ แต่ไฟเกือบทั้งหมดไหลผ่าน D1 แทนไหลผ่านโหลด เนื่องจากขา ของ D1 ชอบไฟลบ จึงยอมให้ไฟไหลผ่านตัวมันอย่างเต็มที่ ก็เลยไม่มีไฟเหลือไหลผ่านโหลดได้ ทำให้โหลดไม่เสียหายใดๆ

สิ่งที่ตามมาอีก คือ เมื่อไฟไหลผ่าน F1 และ D1 มากเช่นนี้ ก็จะทำให้ F1 ขาดในทันที ตรงตามที่เราต้องการไว้ คือ ต่อไฟเข้าผิดขั้ว ฟิวส์ต้องขาดทันทีครับ

##เลือกอุปกรณ์ให้เหมาะสม

สำหรับการเลือกใช้ไดโอดในวิธีการนี้ ผมมักใช้ไดโอดเบอร์ที่ทนกระแสได้เท่ากับกระแสที่โหลดใช้งาน เช่น โหลดใช้กระแสประมาณ 1A ก็ควรใช้เบอร์ 1N4007 (ทนกระแส 1A ทนแรงดัน 1000V) เพราะมีกระแสไหลผ่านเพียงชั่วขณะหนึ่งเท่านั้น อย่างไรก็ตามการเลือกไดโอดที่ทนกระแสได้สูงๆก็ยังเป็นสิ่งที่ดี เพราะทนทานดี แต่ก็ควรคำนึงถึงรูปร่างและราคาที่เหมาะสมด้วยครับ

ส่วนฟิวส์นั้น ก็เลือกตามปกติที่ใช้งานทั่วไปได้เลยครับ เช่น โหลดใช้กระแสสูงสุด 1A ก็ใช้ฟิวส์ขนาด 1A ครับ

วิธีการนี้ผมชอบใช้ เพราะประหยัดอุปกรณ์และง่ายดีครับ ที่สำคัญไม่มีไฟสูญเสียเหมือนวิธีการใช้ไดโอดต่ออนุกรมกับโหลด นอกจากนี้ ยังใช้ฟิวส์ป้องกันไฟเกินได้ดีด้วย(คุ้มจริงๆอย่างไรก็ตามวิธีการนี้ยังมีจุดอ่อน ซึ่งสามารถกำจัดจุดอ่อนได้ไม่ยากด้วยวิธีการต่อไปครับ

 

#ผิดขั้วปุ๊บตัดไฟปั๊บ

แม้ว่าวิธีการ “ผิดขั้วปุ๊บขาดปั๊บ” จะสามารถป้องกันการต่อไฟผิดขั้วได้ดีแล้วก็ตาม แต่ยังมีจุดอ่อน คือ หากฟิวส์ขาดบ่อยครั้งก็จะสิ้นเปลืองและยุ่งยากกับการเปลี่ยนฟิวส์ครับ

##ตัดไฟแต่ต้นลมด้วยรีเลย์

ผมจึงคิดหาวิธีกำจัดจุดอ่อนนี้ โดยต้องการให้ในตอนที่ป้อนไฟเข้าถูกขั้วก็จะมีไฟไหลผ่านโหลดได้ตามปกติ แต่พอต่อไฟเข้าผิดขั้วก็จะต้องตัดไฟออกจากโหลดทันที(โดยไม่ต้องเปลี่ยนฟิวส์อีกแล้วทำให้โหลดไม่เสียหายเช่นเดิม

ท่านคงคิดเหมือนผมว่า แล้วจะใช้อะไรตัดไฟได้เหมาะสมล่ะเอ…จะใช้สวิตช์ธรรมดาก็คงไม่ดีแน่ ต้องคอยเปิดปิด ไม่อัตโนมัติพอ ก็คงหนีไม่พ้น รีเลย์ เจ้าเก่าของเรานี่แหละครับ เพราะใช้งานง่ายและราคาไม่แพงจนเกินไป

สำหรับการใช้งานนั้น ผมคิดไว้ว่าจะต่อขาหน้าสัมผัสสวิตช์ภายในรีเลย์ไว้ระหว่างไฟเข้ากับโหลด เพื่อใช้เป็นอุปกรณ์ซึ่งปกติทำหน้าที่ต่อไฟและพอผิดปกติหรือในกรณีต่อไฟเข้าผิดขั้วมาก็จะทำหน้าที่ตัดไฟออกจากโหลดได้ ผมจึงเลือกรีเลย์แบบ คอนแท็ก ซึ่งเป็นแบบที่ผมชอบใช้มากครับ

ต่อไปเรามาลองต่อไดโอดเพื่อใช้ขับขดลวดภายในรีเลย์กัน ผมคิดเทียบกับวิธีการ “ผิดขั้วปุ๊บขาดปั๊บ” โดยนำขดลวดภายในรีเลย์มาต่ออนุกรมกับไดโอด เมื่อเราป้อนไฟเข้าผิดขั้วก็จะมีไฟไหลผ่าน D1 เข้าสู่ขดลวดภายในรีเลย์ได้ ทำให้หน้าสัมผัสสวิตช์

จากแนวคิดการใช้รีเลย์มาช่วยตัดไฟอัตโนมัติในตอนต่อไฟเข้าผิดขั้วนั้น ก็ได้ทดลองจนใช้งานได้ผลดี ซึ่งมีแบบวงจรตามภาพที่ 6 ครับ

 

ภาพ วิธีป้องกันต่อไฟผิดขั้วแบบ ผิดขั้วปุ๊บตัดไฟปั๊บ

 

##การเลือกอุปกรณ์

เราสามารถเลือกอุปกรณ์ได้ไม่ยากนัก ดังนี้

[[**]] C1 ปกติผมเลือกไดโอดเบอร์ 1N4007 เพราะไม่จำเป็นต้องทนไฟสูงนัก เพียงจ่ายไฟให้ขดลวดภายในรีเลย์ได้ก็พอแล้วครับ

[[**]] RY1 ส่วนรีเลย์นั้น ประเด็นสำคัญ คือ ขดลวดภายในรีเลย์นี่แหละครับ ควรเลือกให้ตรงกับระดับแรงดันของไฟเข้า เช่น เราใช้ไฟเข้าประมาณ 12V ก็ใช้รีเลย์ 12V เป็นต้น แต่ถ้าใช้ไฟเข้าประมาณ 24V แต่เรามีรีเลย์ขนาด 12V เท่านั้น ก็ใช้วิธีต่อตัวต้านทานอุปกรณ์เข้าไปตามภาพที่ 7 ครับ ลองคำนวณค่าดูเล่นๆ ก็ได้

R1 = 24V – 12V / 40mA

300 ohms ผมเลือกใช้ค่า 270 ohms 0.5แทนครับ


วิธีการนี้ ถือว่าเป็นการป้องกันต่อไฟผิดขั้วที่ดีวิธีหนึ่ง ใช้อุปกรณ์เพียงไดโอด และรีเลย์ ก็ช่วยให้ท่านสะดวกขึ้น กำจัดจุดอ่อนได้นะครับ

ภาพ 7เพิ่ม R1 ช่วยให้รีเลย์แรงดันต่ำมาใช้กับไฟเข้าแรงดันสูงได้

 

##คิดเล่นๆ

หากเรามีรีเลย์ที่ไม่มีขา NC ล่ะ หรือเป็นรีเลย์ที่มีชุดหน้าสัมผัสสวิตช์ภายในรีเลย์แบบทางเดียว ควรทำอย่างไรดีผมลองคิดเล่นๆ ดู ก็พอจะดัดแปลงได้นะครับ ตามภาพที่ 8 จะเห็นว่า ในตอนเราป้อนไฟเข้าเป็นไฟบวก จึงทำให้ D1 ได้รับการจ่ายไบแอสตรง หรือ ขา ของ D1 ชอบไฟบวก จึงยอมให้ไฟเข้าไหลผ่าน D1 มายังขดลวดของรีเลย์ได้ จึงเป็นผลให้ไฟเข้าไหลผ่านหน้าสัมผัสสวิตช์ภายในรีเลย์ระหว่างขา NO และ เข้าสู่โหลดได้ตามปกติครับ แต่ในทางกลับกันหากป้อนไฟเข้าเป็นไฟลบหรือขั้วไฟไม่ตรงกับโหลด ก็จะทำให้ D1 ไม่ชอบจึงไม่ยอมให้ไฟไหลผ่านตัวมันไปได้ รีเลย์จึงไม่ทำงาน และโหลดก็จะไม่เสียหายใดๆ


อย่างไรก็ตามวิธีนี้ ย่อมจุดอ่อนอย่างหนึ่ง ท่านสังเกตุไหมว่า ตอนที่เราป้อนไฟเข้าถูกขั้วนั้น ก็จะทำให้รีเลย์ทำงาน ซึ่งหมายความว่า มีกระแสประมาณ 40mA หรือสูงกว่า ไหลผ่านขดลวดรีเลย์ด้วย จึงนับได้ว่าเป็นการเพิ่มกระแสให้กับแหล่งจ่ายไฟหรือไฟเข้าอีกนิดหนึ่งครับ

ภาพที่ เทคนิดป้องกันต่อไฟผิดขั้วด้วยรีเลย์อีกแบบหนึ่งครับ

นอกจากนี้วิธีการนี้ ยังไม่จบหรือไม่ดีพอ ยังสามารถพัฒนาต่อได้อีก อ่านต่อในวิธีการถัดไปครับ

 

#กลับขั้วอัตโนมัติรุ่นปรับปรุง

แม้ว่าวิธีการผิดขั้วปุ๊บตัดปั๊บจะช่วยป้องกันการต่อไฟผิดขั้วได้ดี คือ ต่อไฟผิดขั้วแล้วระบบก็ตัดไฟอัตโมัติแล้วก็ตาม แต่เมื่อเราต่อไฟเข้าผิดขั้วก็อาจจะสับสนหรือยุ่งยากกับการกลับขั้วใหม่อีก คงดีไม่น้อยหากมีวิธีการกลับขั้วไฟอัตโนมัติ ทำนองเดียวกับวิธีการ “กลับขั้วอัตโนมัติด้วยไดโอดต่อเป็นบริดจส์” แต่ต้องไม่ไฟสูญเสียใดๆ

##เพิ่มรีเลย์อีกตัว

ก็คงคิดต่อไม่ยากนัก ผมคิดไว้ว่าจะใช้วิธีการ”ผิดขั้วปุ๊บตัดไฟปั๊บ” มาดัดแปลงเพิ่มเติม วิธีง่ายที่สุด คือ การเพิ่มรีเลย์อีกตัวหนึ่ง เพื่อสามารถใช้ขาหน้าสัมผัสสวิตช์ของรีเลย์มาต่อเป็นลักษณะสวิตช์กลับขั้วไฟได้

 

ภาพที่ วิธีกลับขั้วอัตโนมัติรุ่นปรับปรุง

 

ในที่สุด ก็ทดลองวิธีการ”กลับขั้วอัตโนมัติรุ่นปรับปรุง” ได้อย่างได้ผลดี ตามภาพที่ 9 ครับ

เมื่อเราป้อนไฟเข้าโดยใช้ไฟบวกไว้ด้านบน(ดูภาพที่ 9 ประกอบไฟบวกไหลผ่านขาสวิตช์ภายในรีเลย์ของ RY1 จากขา NC สู่ขา เข้าสู่ขาบวกของโหลดได้ ส่วนไฟลบ(ด้านล่าง)ก็จะไหลผ่านขาสวิตช์ภายในรีเลย์ของ RY2 ระหว่างขา และ NC เข้าสู่ขาลบของโหลดได้ จึงทำให้โหลดทำงานได้อย่างปกติดี

แต่พอกลับขั้วไฟเข้าเป็นไฟลบปุ๊บ ทำให้ขา ของ D1 ชอบก็เลยยอมให้ไฟเข้าไหลผ่านตัวมันเข้าสู่ขดลวดของรีเลย์ทั้ง RY1 และ RY2 ทำให้หน้าสัมผัสสวิตช์ภายในรีเลย์ระหว่างขา และ NO สัมผัสกัน จึงส่งผลให้ไฟลบจากขาไฟเข้าไหลผ่านระหว่างขา NO และ ของ RY2 มายังขาลบของโหลดได้ ส่วนไฟบวก(ตอนนี้อยู่ด้านล่าง)ก็จะไหลผ่านขา NO และ ของ RY1 มายังขาบวกของโหลดได้เช่นเดิม ก็ย่อมทำให้โหลดทำงานได้ตามปกติครับ

##จุดอ่อนที่พอรับได้

แม้ว่าวิธีการนี้จะได้ดีผลดีอัตโนมัติแล้วก็ตาม ก็เห็นจุดอ่อนอย่างหนึ่ง คือ ในตอนที่เราต้องไฟผิดขั้วนั้น ก็จะมีกระแสส่วนหนึ่งไหลผ่านขดลวดรีเลย์ทั้งสองตัวด้วย ย่อมทำให้ใช้กระแสเพิ่มขึ้น เช่น ในกรณีรีเลย์ขนาด 12V ปกติใช้กระแสตัวละประมาณ 40mA หรือประมาณ ตัวละ 80mA เลยทีเดียว

อย่างไรก็ตาม หากท่านใช้วงจรโหลดที่กินไฟสูงมาก เช่น 2A ขึ้นไป กระแสที่ไหลผ่านขดลวดภายในรีเลย์แค่นี้ ถือน้อยมาก แต่สำหรับความเห็นของผม ควรระบุขั้วให้ผู้ใช้งานทราบ เพื่อลดปัญหาในเรื่องนี้ก็ดีครับ แม้ว่าจะมีการป้องกันต่อไฟผิดแบบกลับขั้วไฟอัตโนมัติแล้วก็ตาม ทำนองว่า ประหยัดไว้ก่อนก็ดี จริงไหมครับ

นอกจากนี้ ผมไม่ค่อยชอบใช้วิธีการนี้ เพราะใช้งบประมาณสูงกว่าวิธีอื่นๆ ประมาณ 50 บาทเลยทีเดียว เมื่อเทียบกับวิธีการ ผิดขั้วปุ๊บขาดปั๊บ ใช้งบประมาณแค่ บาทเท่านั้นครับ

ทั้งหมดนี้เป็นวิธีป้องกันการต่อไฟผิดขั้ว ซึ่งผมคิดว่า คงเป็นแนวคิดแก่ท่านเพื่อนำไปใช้ป้องกันการต่อไฟเข้าผิดขั้วได้ ด้วยความหวังดี ไม่ยากเห็นท่านประสบปัญหาอย่างผม ขอให้สนุกที่ได้คิดเล่นอิเล็กทรอนิกส์นะครับ