วงจรขับรีเลย์ด้วยทรานซิสเตอร์

ผมขอแนะนำวงจรขับรีเลย์ด้วยทรานซิสเตอร์ที่ผมมักเลือกใช้งานบ่อยๆ ประหนึ่งสูตรสำเร็จก็ว่าได้ เมื่อต้องการงานลักษณะนี้ ก็สามารถเลือกวงจรเหล่านี้มาใช้ได้เลย เปลี่ยนค่าอุปกรณ์ ทดแทนกันได้หมด หากจะแกะของเก่ามาใช้ใหม่ก็ไม่ผิดกติกาใดๆ ครับ

เด่นด้านควบคุม
ผมเชื่อว่า หลายท่านคงเคยใช้ทรานซิสเตอร์และพอจะทราบถึงคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์มากันบ้างแล้ว โดยเรามักนำมาใช้ในการควบคุมต่างๆ พอจะสรุปลักษณะเด่นได้ดังนี้
[[**]] ใช้ไฟเพียงน้อยๆ กระตุ้นทางขา B ของทรานซิสเตอร์ ควบคุมกำลังไฟฟ้ามากๆ ให้ไหลผ่านขา C – E ของมัน มายังโหลดได้ดี
[[**]] ควบคุมการเปิด-ปิดไฟให้โหลดทำได้รวดเร็วมาก เพราะไม่ส่วนที่เป็นกลไกเหมือนสวิตช์ทั่วไปครับ
ด้วยเหตุนี้เอง จึงนิยมใช้เป็นวงจรสัญญาณทั้งไฟกระแสตรงและกระแสสลับ (โดยเฉพาะวงจรขยายเสียง)นอกจากนี้ผมยังชอบใช้เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ด้วยครับ

#พื้นฐานของการต่อทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ คือ สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่ดี โดยเราควรทำความเข้าใจการต่อทรานซิสเตอร์อย่างพื้นฐานก่อน โดยทรานซิสเตอร์มี 2 ชนิด คือ ชนิด NPN และ ชนิด PNP ซึ่งมีต่อในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปต่างกันด้วย
เราลองมาดูโครงสร้างแบบง่ายๆ ของการต่อทรานซิสเตอร์ชนิด NPN (ต่อไปเรียกสั้นๆ ว่า “ทรานซิสเตอร์ NPN”) กัน ตามภาพที่ 1 โดยระหว่างขา C-E ของทรานซิสเตอร์อาจจะเปรียบได้กับขาของสวิตช์ก็ได้ครับ ในกรณีสวิตช์นั้น เราควบคุมการเปิด-ปิดไฟไปยังโหลดด้วยการกดที่ปุ่มสวิตช์ แต่สำหรับทรานซิสเตอร์เราใช้ไฟค่าน้อยๆ (B2)กระตุ้นที่ขา B ก็ทำให้ระหว่างขา C-E ของทรานซิสเตอร์เปรียบเป็นสวิตช์ต่อไฟจากแหล่งจ่ายไฟ B1 จึงไหลผ่านโหลดได้ครับ
โดยขาต่างๆของทรานซิสเตอร์ต้องได้รับการจ่ายไฟที่เหมาะสม ดังนี้
[[**]] ไฟกระตุ้นขา B ต้องมีค่าเป็นไฟบวก เมื่อเทียบกับขา E เสมอ และมีค่าแรงดันสูงกว่า 0.7Vด้วย จึงจะสามารถควบคุมให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้
[[**]] ขา C ต้องรับไฟบวก และขา E ต้องจ่ายไฟลบเสมอครับ หากป้อนไฟผิดขั้วทรานซิสเตอร์ก็จะไม่ทำงานครับ
ภาพ 1 โครงสร้างการทำงานของทรานซิสเตอร์ NPN
[[**]] จะเห็นว่า ขา E ต่อกับไฟลบเสมอ เมื่อดูวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่จะใช้ขากราวด์เป็นไฟลบด้วย จึงทำให้ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN เป็นที่นิยมใช้งานกันมากครับ

ภาพที่ โครงสร้างการทำงานของทรานซิสเตอร์ PNP
 อย่างไรก็ตาม บางครั้งเราจำเป็นต้องใช้งานทรานซิสเตอร์ PNP บ้าง ตามภาพที่ 2 เป็นโครงสร้างการทำงานของทรานซิสเตอร์ PNP เปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์ NPN แล้ว จะป้อนขั้วไฟให้กับทรานซิสเตอร์กลับกัน แต่ยังสามารถควบคุมไฟให้กับโหลดได้ดีครับ
เพื่อไม่เป็นการเอาเปรียบกันเรามาดูไฟที่ขาต่างๆของทรานซิสเตอร์ PNP บ้าง มีรายละเอียดดังนี้
[[**]] ไฟกระตุ้นทางขา B ของทรานซิสเตอร์ ต้องเป็นไฟลบเมื่อเทียบกับขา E ต้องเป็นไฟบวกเสมอ และต้องมีค่าแรงดันสูงกว่า 0.7V จึงจะสามารถควบคุมให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้ครับ
[[**]] ตรงขา C ของทรานซิสเตอร์ ต้องป้อนไฟลบและขา E ต้องจ่ายไฟบวกเสมอ(กลับกับทรานซิสเตอร์ NPN อย่าเพิ่งงงนะครับ)
[[**]] เมื่อดูที่ขา E ของทรานซิสเตอร์ PNP ต้องจ่ายไฟบวกเสมอ หรือเทียบเป็นขากราวด์ แต่ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ๆ จะไม่ค่อยป้อนไฟบวกที่ขากราวด์ จึงทำให้ทรานซิสเตอร์ชนิดนี้ถูกนำมาใช้งานน้อยกว่าทรานซิสเตอร์ NPN ครับ
ด้วยเหตุนี้เอง เมื่อเปรียบเทียบกันในคุณสมบัติทางไฟฟ้าและรูปร่างที่เหมือนกัน พบว่าทรานซิสเตอร์ NPN หาง่าย ราคาถูกกว่าทรานซิสเตอร์ PNP ด้วยครับ#วงจรขับรีเลย์ด้วยทรานซิสเตอร์
ผมมักเลือกใช้รีเลย์เสมอ เมื่อต้องควบคุมไฟบ้านด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ คงไม่ต้องบอกอะไรมาก รีเลย์ คือ สวิตช์อีกแบบหนึ่ง โดยควบคุมการเปิด/ปิดด้วยไฟฟ้าแทนการกดที่ปุ่มเหมือนสวิตช์ทั่วไป
หากวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั้นจ่ายกระแสได้เกิน 0.1A ก็สามารถขับขดลวดภายในรีเลย์(ต่อไปขอเรียกสั้นลงว่า “ขดลวดรีเลย์”) ได้ตามปกติ หน้าสัมผัสสวิตช์ภายในรีเลย์ก็จะทำงานตามที่เราต้องการ  แต่ส่วนใหญ่แล้ววงจรอิเล็กทรอนิกส์จะจ่ายกระแสออกมาได้น้อยนิด จึงไม่สามารถขับขดลวดรีเลย์ได้  งานนี้ต้องหาผู้ช่วยคนเก่ง  แน่นอนท่านคงอมยิ้มและทราบคำตอบในใจแล้ว นั่นก็คงใช้ทรานซิสเตอร์ขยายกระแสดีกว่า ทั้งง่ายและสะดวกดี
##บ่อยครั้งที่ขับรีเลย์ด้วยทรานซิสเตอร์ NPNในภาพที่ 3 เป็นวงจรขับรีเลย์ด้วยทรานซิสเตอร์ NPN  ผมมักเลือกใช้วงจรนี้เสมอ จนกลายเป็นสูตรสำเร็จก็ว่าได้

ภาพ 3 วงจรขับรีเลย์ด้วยทรานซิสเตอร์ที่ใช้บ่อยมาเมื่อใช้ไฟเลี้ยงประมาณ 12V จึงใช้รีเลย์ขนาด 12V วงจรอิเล็กทรอนิกส์จ่ายแรงดันออกมาประมาณ 8V(หรือใกล้เคียง) ส่วนกระแสที่จ่ายออกมาน้อยมากไม่เกิน 0.02A หากเป็นแบบนี้ย่อมขับขดลวดรีเลย์ไม่ได้แน่ จึงเพิ่มทรานซิสเตอร์ Q1 เบอร์ BC549 เพื่อช่วยขยายกระแสให้สูงขึ้นจนขับขดลวดรีเลย์ได้ครับ

ส่วน R1 ก็ทำหน้าที่ลดไฟจากขาออกของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ให้เหลือประมาณ 0.7V เพียงพอที่ทรานซิสเตอร์จะทำงานได้ปกติดีครับ

ทำไมต้องใส่ D1 ด้วย   
สำหรับ D1 นั้นผมใส่ไว้เพื่อป้องกันไฟย้อนกลับจากขดลวดรีเลย์ไหลมาทำอันตรายกับวงจรต่างๆได้ ท่านเคยคิดเหมือนผมไหม? หากเราไม่ใส่ D1 ล่ะจะเกิดอะไรขึ้นบ้าง?

ผมคิดว่า ตอนแรกที่ไฟป้อนเข้าขดลวดรีเลย์ หรือในตอนที่ Q1 ทำงานนั้น คงไม่มีปัญหาอะไร แต่พอ Q1 หยุดทำงาน สนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายในขดลวดรีเลย์ที่เคยพองออกจะยุบตัวลงทันทีและตัดขดลวดรีเลย์อีกครั้ง

ซึ่งท่านที่เคยเรียนวิชาวิทยาศาสตร์ก็พอจะทราบมาบ้างว่า เมื่อใดที่สนามแม่เหล็กตัดกับขดลวด ย่อมเกิดพลังไฟฟ้าในขดลวดนั้น

ในกรณีนี้ก็เช่นกันเกิดแรงดันที่ขดลวดรีเลย์อย่างเร็ว โดยมีทิศทางการไหลย้อนกลับหรือเป็นไฟลบ ท่านลองคิดดูหากเราต่อไฟผิดขั้วหรือกลับขั้วไฟให้กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ย่อมอาจจะเกิดความเสียหายกับวงจรนั้นๆ ได้ เมื่อเราใส่ D1 จึงทำให้ไฟลบนี้ไหลผ่านมันแทน วงจรต่างๆ จึงปลอดภัยขึ้นครับใช้อุปกรณ์ได้ยืดหยุ่นอันที่จริงอุปกรณ์ทั้งหมดนี้ สามารถเลือกใช้ได้อย่างยืดหยุ่นมาก หากท่านมีอุปกรณ์เก่าๆ แล้วแทบจะไม่ต้องซื้ออะไรเพิ่มเลยครับ ลองดูรายละเอียดดังนี้

[[**]] Q1 ขอให้เป็นทรานซิสเตอร์ NPN  เบอร์ไหนก็ได้ ที่ทนแรงดันได้ประมาณ 15V ทนกระแสได้ 0.2A และมีค่า hFE ประมาณ 50 ก็พอ เช่น เบอร์ C828 ,C1815 , C945 และอื่นๆ แต่ก็ควรตรวจขาใช้งานก่อนใช้ด้วยนะครับ

[[**]] R1 ผมเคยทดลองใช้ได้ผลหลายๆ ค่า ตั้งแต่ 3.3K , 3.9K ,4.7K ,5.6K , 6.8K , 8.2K และ 10K  การใช้ตัวต้านทานค่าต่ำๆ ย่อมไม่เป็นผลดีกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ แต่การใช้ค่าความต้านทานสูงเกินไปก็อาจจะลดไฟมากไปจนทำให้ Q1 ที่มีอัตราขยายไม่สูงพอ อาจจะทำงานผิดพลาดขับขดลวดรีเลย์ไม่ดีพอครับ

[[**]] D1 ปกติเราเลือกใช้ได้หลายเบอร์มาก ขอให้เป็นไดโอดชนิดซิลิกอนก็พอ บางครั้งผมยังเคยใช้ไดโอดเบอร์ 1N4148 (ทนไฟประมาณ 0.2A 100V) มาใช้งานแก้ขัดได้เลยครับ แต่ก็ควรเลือกเบอร์ที่ทนกระแสขั้นต่ำ 1A จะเหมาะสมกว่า  ในบางครั้งที่ท่านแกะจากของเก่าๆ อาจจะสังเกตุที่รูปร่างตัวสีดำคล้ายกับเบอร์ 1N4007 ก็ได้ครับเกิดอะไรเมื่อเปลี่ยนตำแหน่งรีเลย์    เคยมีผู้อ่านท่านหนึ่งสอบถามเกี่ยวกับการต่อทรานซิสเตอร์แบบต่างๆ ผมคิดว่า เกิดประโยชน์จึงลองทำความเข้าใจการต่อทรานซิสเตอร์แบบต่างๆ บ้าง และนำมากล่าวถึงในบทความนี้ด้วยดีกว่า (หวังว่าผู้อ่านท่านนั้นคงได้อ่านนะครับ)
ผมลองย้ายตำแหน่งขาขดลวดรีเลย์มาที่ระหว่างขา E และ ขากราวด์ เพื่อเป็นการศึกษาการต่อทรานซิสเตอร์อีกแบบหนึ่ง ตามภาพที่ 4 โดยทั่วไปเรามักคิดว่า เมื่อทรานซิสเตอร์ทำงานแล้ว ระหว่างขา C-E จะเปรียบเป็นสวิตช์ต่อ(หน้าสัมผัสสวิตช์ต่อกัน) หากนำวัดแรงดันที่ขา C และ ขา E ควรมีค่าเท่ากัน

ภาพ 4 ลองย้ายตำแหน่งรีเลย์แต่จากที่ผมลองวัดแรงดันกลับไม่เป็นอย่างนั้น คือ แรงดันที่ขา C มีค่าเท่ากับ 12V (จุดเดียวกับไฟเลี้ยง) ส่วนแรงดันที่ขา  E กลับมีค่าประมาณ 8V อย่างไรก็ตามรีเลย์ยังทำงานได้ แต่ก็ได้ยินเสียงรีเลย์ดังเบาลง ผมคิดว่า หน้าสัมผัสรีเลย์คงแตะกันไม่เต็มที่นัก
ทำไมเป็นแบบนั้น? หากท่านเคยสร้างวงจรจ่ายไฟมาก่อน คงนึกถึงวงจรจ่ายไฟตรงคงที่ด้วยทรานซิสเตอร์และซีเนอร์ไดโอด เราลองจัดวงจรใหม่ดู ตามภาพที่ 5 ผมสมมุติวงจรอิเล็กทรอนิกส์เป็นซีเนอร์ไดโอดที่จ่ายแรงดันคงที่ 8V เมื่อผ่านทรานซิสเตอร์ จากขา B ไปขา E ก็จะมีแรงดันที่ขา E เท่ากับแรงดันคงที่นั้น คือประมาณ 7.3V เท่านั้น เพราะมีแรงดันส่วนหนึ่งตกคร่อมระหว่างขา B – E ของทรานซิสเตอร์ด้วยครับ


ภาพ 5 วงจรทรานซิสเตอร์แบบนี้คล้ายวงจรจ่ายไฟตรงคงที่

ดังนั้น การจัดวงจรทรานซิสเตอร์แบบนี้ ทำให้แรงดันเข้าขา B เท่ากับแรงดันออกที่ขา E เสมอ (คิดแบบหยาบๆ โดยไม่คิดแรงดันตกคร่อมขา B-E ด้วย) แต่สามารถขยายกระแสให้สูงขึ้นมากครับ
ด้วยเหตุนี้เอง การจัดวงจรทรานซิสเตอร์แบบนี้ จึงไม่เหมาะสำหรับการใช้ขับรีเลย์ ผมจึงเลือกต่อวงจรทรานซิสเตอร์แบบแรกเพื่อความแน่นอนครับ

วงจรกลับสถานะทางไฟฟ้า
ในบางครั้ง เราจำเป็นต้องกลับสถานะทางไฟฟ้าจากระดับแรงดันสูงให้กลายเป็นระดับแรงดันต่ำ และจากระดับแรงดันต่ำให้กลายเป็นระดับแรงดันสูง เพื่อนำไปประยุกต์ใช้งานต่างๆ เช่น สวิตช์แสง ระบบควบคุมต่างๆ และอื่นๆ นอกจากเราจะเลือกใช้ไอซีประเภทดิจิตอลมาใช้งานแล้ว เรายังสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ได้อีกด้วย  แม้ว่าจะไม่ดีเต็มร้อย แต่ก็มีจุดเด่นที่ใช้ง่าย สะดวก และประหยัดครับ

 นำทรานซิสเตอร์ NPN มาใช้กลับสถานะไฟได้ง่ายดี
จากวงจรขับรีเลย์แบบพื้นฐานด้วยทรานซิสเตอร์ NPN  เมื่อลองวัดแรงดันที่ขา C ในตอนทรานซิสเตอร์นำกระแสจะไม่มีแรงดันเลย แต่พอทรานซิสเตอร์หยุดนำกระแสกลับมีแรงดันที่ขา C สูงขึ้นเกือบเท่าไฟเลี้ยง

ก็แสดงว่าการต่อวงจรทรานซิสเตอร์แบบนี้ สามารถกลับสถานะไฟได้ คือ เมื่อไฟเข้ามีสถานะเป็น “1” ก็จะมีไฟออกสถานะเป็น “0” และจากไฟเข้ามีสถานะเป็น “0” ก็จะมีไฟออกสถานะเป็น “1” ตรงตามต้องการนะครับ

ผมลองจัดวงจรใหม่ ได้ตามภาพที่ 6 โดยเปลี่ยนจากรีเลย์เป็น R2 สำหรับการทำงานก็มีลักษณะเช่นเดิม เมื่อเราป้อนไฟสูงที่ขาเข้า ไฟสูงก็จะไหลผ่าน R1 ทำให้ Q1 นำกระแส ระหว่างขา C-E เสมือนสวิตช์ต่อ จึงไม่มีไฟที่ขาออกเลยครับ แต่เมื่อลองป้อนไฟต่ำที่ขาเข้า หรือไม่ป้อนสัญญาณใดๆเลย ก็จะทำให้ Q1 หยุดนำกระแส  ระหว่างขา C-E เปรียบเป็นสวิตช์ปล่อยออก ส่งผลให้ไฟเลี้ยง +12V ไหลผ่าน R2 ลงมาที่ขาออกได้ครับ

จุดเด่นของวงจรนี้ คือ ใช้กลับสถานะไฟได้ทั้งสัญญาณที่เป็นไฟกระแสตรงและกระแสสลับ  นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติเป็นวงจรขยายกระแสอีกด้วย ด้วยเหตุนี้ ผมจึงเลือกใช้วงจรนี้เสมอครับ

ภาพ 6 กลับสถานะไฟด้วยวงจรทรานซิสเตอร์ NPN

นำทรานซิสเตอร์ PNP ใช้เป็นวงจรกลับสถานะไฟได้ด้วย
ในบางครั้ง หากท่านมีทรานซิสเตอร์ PNP เก่าเก็บอยู่มาก นำมาใช้เสียบ้างดีกว่า ในกรณีนี้ เราก็สามารถนำมาใช้กลับสถานะไฟได้ง่ายๆ ด้วยครับ
 
ภาพ 7 วงจรกลับสถานะไฟด้วยทรานซิสเตอร์ PNP

ในภาพที่ 7 เป็นวงจรทรานซิสเตอร์ PNP ที่ใช้ดัดแปลงให้กลับสถานะไฟได้ โดยเมื่อเราป้อนสัญญาณเข้าระดับสูงทำให้ Q1 ไม่นำกระแส จึงไม่มีไฟไหลผ่านขา C-E ของมันได้ ส่งผลให้ไม่มีสัญญาณออกเลย  ในทางกลับกันหากเราป้อนไฟเข้าต่ำๆหรือมีสถานะ “0” จะมีไฟไหลผ่าน R1 มายังขา B ของ Q1 ได้ ทำให้ Q1 นำกระแส จึงมีไฟไหลผ่านขา C-E และ R2 ลงสู่ขากราวด์ เป็นผลให้มีไฟสูงที่ขาออกหรือมีสถานะ “1” ครับ

ข้อสังเกตุของวงจรกลับสถานะไฟด้วยทรานซิสเตอร์ PNP มีดังนี้
[[**]] การที่ไฟไหลผ่านขา C-E ไปยังขาออกนั้น ย่อมมีกระแสมากเพราะผ่านการขยายกระแสด้วย Q1 นับว่าเป็นผลดีนะครับ

[[**]] แต่ก็มีจุดที่ละเลยไม่ได้ คือ ไม่ควรปล่อยขาเข้าปล่อยไว้เฉยๆ ซึ่งตามที่เราเข้าใจกันว่า เมื่อขาเข้าไม่มีไฟก็จะทำให้ขาออกมีไฟสูงหรือสถานะ “1”  แต่ในความจริงขาออกกลับไม่มีไฟเลย เนื่องจาก Q1 ยังไม่นำกระแสนั่นเองครับ  อย่างไรก็ตามในลักษณะการใช้งานจริง เราย่อมไม่ปล่อยขาเข้าปล่อยไว้อยู่แล้ว ต้องต่อกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์เสมอ ปัญหานี้จึงหมดไปครับ

[[**]]ใช้กลับสถานะไฟได้ทั้งสัญญาณที่เป็นไฟกระแสตรงและกระแสสลับ  นอกจากนี้ยังมีคุณสมบัติเป็นวงจรขยายกระแสอีกด้วย (คุณสมบัติเหมือนการใช้ทรานซิสเตอร์ NPN มาใช้กลับสถานะไฟนั่นเองครับ)

แรงไม่พอต้องขยาย

ในบางครั้งเราใช้วงจรขับรีเลย์แบบพื้นฐานด้วยทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียวไม่ได้ เนื่องจากกระแสทางขาเข้าน้อยไป เช่น วงจรอิเล็กทรอนิกส์มีจ่ายกระแสได้เพียง 0.00001A เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราขยาย 100 ก็จะช่วยขยายกระแสเพิ่มขึ้นเป็น 0.001A ซึ่งน้อยเกินไป ไม่สามารถขับขดลวดรีเลย์ ซึ่งใช้กระแสประมาณ 0.03A จึงต้องคิดหาวิธีเพิ่มกระแสขึ้นอีกครับ

ต่อทรานซิสเตอร์แบบดาร์ลิงตัน
การต่อทรานซิสเตอร์เพื่อช่วยขยายกระแสที่ผมชอบใช้มากที่สุด คือ การต่อทรานซิสเตอร์แบบดาร์ลิงตัน (darlington) โดยนำทรานซิสเตอร์ 2 ตัวมาต่อกันทำให้อัตราขยายทั้งหมดสูงมาก สมมุติว่า ทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวมีอัตราขยายประมาณ 100 จึงมีอัตราขยายรวมกันประมาณ 100×100 = 10,000 เลยทีเดียว

ภาพ 8 ตัวอย่างการต่อทรานซิสเตอร์แบบดาร์ลิงตัน

ในภาพที่ 8 เป็นตัวอย่างการต่อทรานซิสเตอร์แบบดาร์ลิงตัน เพื่อขับรีเลย์ได้ดี โดยมีกระแสด้านขาเข้าต่ำๆ โดยเมื่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์จ่ายแรงดันออกมาประมาณ 8V และมีกระแสต่ำๆ เพียง 0.00001A ไฟนี้ก็สามารถไหลผ่าน R1 มายังขา B ของ Q1 ทำให้มันนำกระแส ส่งผลกระแสจากไฟเลี้ยงไหลผ่านขดลวดรีเลย์มายังขา C-E ของ Q1 ส่งต่อมายังขา B ของ Q2 ทำให้มันนำกระแสด้วย รีเลย์จึงทำงานตามต้องการครับ
แต่การต่อทรานซิสเตอร์แบบนี้มีจุดอ่อน คือ เมื่ออัตราขยายสูง ย่อมมีโอกาสถูกรบกวนจากสัญญาณต่างๆได้ง่ายครับ
 

ภาพ 9 การต่อทรานซิสเตอร์แบบดาร์ลิงตันที่ใช้งานจริงได้ดี

จึงควรปรับเปลี่ยนวงจรอีกนิดหน่อย ตามภาพที่ 9 จะลดปัญหาเรื่องสัญญาณรบกวนต่างๆ ได้ดี โดยผมใช้ตัว R2,R3 ใส่ไว้เพื่อลดค่าความต้านทานแฝงภายในขา B-E ของทรานซิสเตอร์ให้ต่ำลง ส่วน D1,D2 ช่วยป้องสัญญาณรบกวนซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฟลบได้ และ C1,C2 ช่วยลดสัญญาณรบกวนความถี่สูงๆ ได้ดีครับ

อุปกรณ์เหล่านี้ ผมทดลองหลายครั้งก็ได้ผลดี อาจจะปรับเปลี่ยนค่าได้ตามความเหมาะสมครับ
ข้อสังเกตุของต่อทรานซิสเตอร์แบบดาร์ลิงตันเพื่อขับรีเลย์ มีดังนี้
[[**]] แรงดันขาเข้า ต้องมีค่าเริ่มต้นที่ 1.3V-1.4V (แรงดันตกคร่อมขา B-E ของ Q1,Q2 นั่นเอง) ก่อน จึงจะทำให้วงจรทำงานขับรีเลย์ได้สมใจ
[[**]]ทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวไม่จำเป็นต้องมีอัตราขยายเท่ากัน แต่ Q2 จะมีกระแสไหลผ่านสูงกว่า Q1 เสมอ ดังนั้น ในกรณีที่ท่านใช้กับโหลดที่กินไฟสูงกว่ารีเลย์ ควรเลือก Q2 ที่ทนแรงดันและกระแสได้สูงพอครับ

ต่อทรานซิสเตอร์ PNP เป็นแบบดาร์ลิงตัน
นอกจากเราจะนำทรานซิสเตอร์ NPN มาต่อแบบดาร์ลิงตันแล้ว เรายังสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ PNP ได้อีกด้วย ตามภาพที่ 10 จะเห็นว่า ลักษณะอุปกรณ์คล้ายกันมาก ต่างกันที่ขั้วไฟเท่านั้น (จึงขอไม่แนะนำซ้ำอีกครับ)
ภาพ 10 วงจรขับรีเลย์ด้วยทรานซิสเตอร์ PNP ต่อกันแบบดาร์ลิงตัน

โดยรีเลย์จะทำงานก็ต่อเมื่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์จ่ายไฟสถานะเป็น “0” หรือไม่มีไฟนั่นเอง แต่พอวงจรอิเล็กทรอนิกส์จ่ายไฟสูงออกมา ทำให้รีเลย์ไม่ทำงาน นับว่า เป็นลักษณะของการกลับสถานะไฟได้อีกด้วยนะครับ แต่วิธีการนี้ผมเลือกใช้น้อยมาก เพราะชอบใช้งานทรานซิสเตอร์ NPN มากกว่าครับ
##ต่อทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP ร่วมกัน
นอกจากเราจะใช้ทรานซิสเตอร์ NPN หรือ PNP เพียงอย่างเดียวมาต่อกันแบบดาร์ลิงทัน เพื่อขับขดลวดรีเลย์ได้แล้ว เรายังสามารถใช้ทั้งทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP ร่วมกันทำงานเป็นอย่างดีครับ

ภาพ 11 ต่อทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP ร่วมกันเพื่อขับรีเลย์ได้

ตามภาพที่ 11 เป็นการนำ Q1(ทรานซิสเตอร์ NPN) และ Q2 (ทรานซิสเตอร์ PNP) มาร่วมกันขยายกระแสเพื่อขับรีเลย์ได้ดี

โดยเมื่อกระแสไหลจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์ไหลผ่าน R1 มายังขา B ของQ1 ทำให้ Q1 นำกระแสระหว่างขา C-E ของ Q1 จึงเปรียบเป็นสวิตช์ต่อไฟให้ไหลผ่านจากกราวด์ผ่านขา C-E ของ Q1 และไหลผ่านขา B-E ของ Q2 ได้ เป็นผลให้ Q2 ซึ่งเป็นทรานซิสเตอร์ชนิด PNP นำกระแสด้วย ทำให้ไฟจากขากราวด์ไหลมาผ่านขดลวดรีเลย์และผ่านขา C-E ของ Q2 ได้ดี รีเลย์จึงทำงานได้ตามปกติ

ข้อสังเกตุของวงจรขับรีเลย์ด้วยการต่อทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP ร่วมกัน มีดังนี้
[[**]] แรงดันที่ขา B ของ Q1 มีค่าประมาณ 0.7V ก็สามารถทำให้วงจรนี้ทำงานได้แล้ว
[[**]] อัตราขยายทั้งหมดของ Q1,Q2 มีค่าประมาณอัตราขยายของทรานซิสเตอร์แต่ละตัวคูณกัน เช่น หากว่าทรานซิสเตอร์แต่ละตัวมีอัตราขยายประมาณ 100 ก็จะมีอัตราขยายรวมกัน 10,000 เลยทีเดียว

[[**]]ทรานซิสเตอร์ทั้งสองตัวไม่จำเป็นต้องมีอัตราขยายเท่ากัน แต่ Q2 จะมีกระแสไหลผ่านสูงกว่า Q1 เสมอ ดังนั้น ในกรณีที่ท่านใช้กับโหลดที่กินไฟสูงกว่ารีเลย์ ควรเลือก Q2 ที่ทนแรงดันและกระแสได้สูงพอครับ

ทั้งหมดนี้ เป็นการนำทรานซิสเตอร์มาใช้ประกอบเป็นวงจรขับรีเลย์ได้ หวังว่า ท่านคงสามารถนำแนวทางการใช้ทรานซิสเตอร์นี้ไปประยุกต์ใช้ได้อย่างเหมาะสม วงจรอิเล็กทรอนิกส์ไม่ใช่เรื่องยากอย่างที่คิดครับ

Copyright © 2018. All rights reserved.