[พื้นฐาน 101] ตอนที่ 2 : ขนาน-อนุกรม-ผสม
4 ปีที่ผ่านมา
Publish : 20 August 2021
ในการเขียนโปรแกรมนั้น แน่นอนว่าเราเขียนโปรแกรมอย่างเดียวมันย่อมไม่มีทางทำงานได้ เนื่องจากเรามีแค่ตัวซอฟแวร์ลอยอยู่ในอากาศ ไม่มีอุปกรณ์มาทำงานตามโปรแกรมของเรานั่นเอง ซึ้งหากเรามีโปรแกรมอยู่ใน Embedded แล้ว ก็ต้องมีวงจรประกอบเพื่อให้ทำงานตามคำสั่ง ซึ่งแม้เราจะใช้บอร์ด Arduino แค่ตัวเดียว แต่บอร์ด Arduino นั้นก็เป็น "วงจรไฟฟ้า" อยู่ดี ฉะนั้นการที่เราจะทำโปรเจคต่าง ๆ ก็ต้องมีความรู้เรื่องวงจรไฟฟ้าด้วยแหละนะครับ
ที่จริงแล้ววงจรไฟฟ้าต่อให้ซับซ้อนเพียงใด มันก็มีจุดเริ่มต้นมาจากพื้นฐานทั้งสิ้นครับ ซึ่งวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นนั้นก็เชื่อว่าเราทุกคนได้เรียนมาแล้วในวิชาวิทยาศาสตร์ระดับมัธยม เอาเป็นว่าวันนี้เรามาทบทวนกันดีกว่า ซึ่งวงจรไฟฟ้าพื้นฐานก็จะมีอยู่ 3 แบบ คือ แบบอนุกรม แบบขนาน และแบบผสมนั่นเอง
วงจรอนุกรม
วงจรอนุกรม หรือภาษาอังกฤษเรียก Series Circuit ก็ตามคำแปลครับว่าลำดับ, ชุด, สิ่งที่ติดกันเป็นแถว วงจรอนุกรมคือวงจรที่อุปกรณ์ต่าง ๆ ในวงจรนั้นต่อกันโดยตรง หัวตัวที่สองต่อหางตัวแรกไปเรื่อย ๆ เป็นลูกโซ่ ในวงจรอนุกรมนี้ค่าความต้านทานรวมของวงจรจะเป็นผลรวมจากความต้านทานของแต่ละตัวรวมกันนั่นเอง
แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมอุปกรณ์แต่ละตัวนั้นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความต้านทานของอุปกรณ์ตัวนั้น ๆ ส่วนกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรนั้นจะมีค่าเท่ากันทุกจุด เพราะกระแสไหลเป็นเส้นเดียวตลอดวงจรนั่นเอง นึกภาพว่ามีท่อน้ำท่อเดียวต่อยาว ๆ จะไหลผ่านบ้านที่ 1 บ้าน 2 บ้าน 3 ก็มีปริมาณน้ำไหลเท่ากันนั่นแหละครับ
หากมีอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งในวงจรอนุกรมเกิดความเสียหาย วงจรทั้งหมดจะไม่สามารถทำงานได้ เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลครบวงจรได้นั่นเอง
วงจรขนาน
วงจรขนาน Parallel Circuit แปลคำว่าขนานก็คือการเรียงคู่กันไป มองง่าย ๆ ก็เราเอาอุปกรณ์มาวางคู่กันไว้แล้วต่อสายไฟแยกออกไป ไฟฟ้าก็จะไหลแยกไปหลายเส้นทาง ส่วนกลับของความต้านทานรวมในวงจรจะมีค่าเท่ากับส่วนกลับของความต้านทานแต่ละตัวรวมกัน
ในการเขียนโปรแกรมนั้น แน่นอนว่าเราเขียนโปรแกรมอย่างเดียวมันย่อมไม่มีทางทำงานได้ เนื่องจากเรามีแค่ตัวซอฟแวร์ลอยอยู่ในอากาศ ไม่มีอุปกรณ์มาทำงานตามโปรแกรมของเรานั่นเอง ซึ้งหากเรามีโปรแกรมอยู่ใน Embedded แล้ว ก็ต้องมีวงจรประกอบเพื่อให้ทำงานตามคำสั่ง ซึ่งแม้เราจะใช้บอร์ด Arduino แค่ตัวเดียว แต่บอร์ด Arduino นั้นก็เป็น "วงจรไฟฟ้า" อยู่ดี ฉะนั้นการที่เราจะทำโปรเจคต่าง ๆ ก็ต้องมีความรู้เรื่องวงจรไฟฟ้าด้วยแหละนะครับที่จริงแล้ววงจรไฟฟ้าต่อให้ซับซ้อนเพียงใด มันก็มีจุดเริ่มต้นมาจากพื้นฐานทั้งสิ้นครับ ซึ่งวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นนั้นก็เชื่อว่าเราทุกคนได้เรียนมาแล้วในวิชาวิทยาศาสตร์ระดับมัธยม เอาเป็นว่าวันนี้เรามาทบทวนกันดีกว่า ซึ่งวงจรไฟฟ้าพื้นฐานก็จะมีอยู่ 3 แบบ คือ แบบอนุกรม แบบขนาน และแบบผสมนั่นเอง
วงจรอนุกรม
วงจรอนุกรม หรือภาษาอังกฤษเรียก Series Circuit ก็ตามคำแปลครับว่าลำดับ, ชุด, สิ่งที่ติดกันเป็นแถว วงจรอนุกรมคือวงจรที่อุปกรณ์ต่าง ๆ ในวงจรนั้นต่อกันโดยตรง หัวตัวที่สองต่อหางตัวแรกไปเรื่อย ๆ เป็นลูกโซ่ ในวงจรอนุกรมนี้ค่าความต้านทานรวมของวงจรจะเป็นผลรวมจากความต้านทานของแต่ละตัวรวมกันนั่นเอง
หากมีอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งในวงจรอนุกรมเกิดความเสียหาย วงจรทั้งหมดจะไม่สามารถทำงานได้ เนื่องจากกระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลครบวงจรได้นั่นเอง
วงจรขนาน
วงจรขนาน Parallel Circuit แปลคำว่าขนานก็คือการเรียงคู่กันไป มองง่าย ๆ ก็เราเอาอุปกรณ์มาวางคู่กันไว้แล้วต่อสายไฟแยกออกไป ไฟฟ้าก็จะไหลแยกไปหลายเส้นทาง ส่วนกลับของความต้านทานรวมในวงจรจะมีค่าเท่ากับส่วนกลับของความต้านทานแต่ละตัวรวมกัน
แรงดันในวงจรนั้นจะมีค่าเท่ากันตลอดวงจร คือมีค่าเท่ากับแรงดันของแหล่งจ่ายไฟ ส่วนกระแสไฟฟ้ารวมในวงจรนั้นจะเท่ากับกระแสไฟฟ้าที่แต่ละอุปกรณ์ใช้มารวมกัน
หากอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งในวงจรแบบขนานนี้ได้รับความเสียหาย อุปกรณ์ตัวอื่นที่ยังมีสภาพสมบูรณ์ก็ยังสามารถทำงานได้ตามปกติ
วงจรแบบผสม
เป็นวงจรที่อุปกรณ์บางตัวต่อขนานกัน และบางตัวต่ออนุกรมกัน แล้วจับมาอยู่ในวงจรเดียวกันอีกที รูปแบบวงจรนั้นจึงไม่มีรูปแบบตายตัว การคำนวณต่าง ๆ ต้องอาศัยการวิเคราะห์ทีละส่วน ซึ่งวงจรแบบผสมนี้ไม่เป็นที่นิยมในการต่อวงจรไฟฟ้าเพราะจะทำให้เกิดความยุ่งยาก แต่มักพบได้ในการออกแบบและสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั่นเอง
เพื่อความเข้าใจมากขึ้น เรามาลองคำนวณวงจรกันดีกว่าครับ
จากตัวอย่างพอจะเห็นกันบ้างมั๊ยครับว่าการคำนวณวงจรต่าง ๆ นั้นเป็นแบบไหน มีแนวทางยังไง ถือว่าเป็นการทบทวนแล้วกันครับ อีกอย่างคือผู้เขียนต้องการเขียนไว้เพื่อเป็นบันทึกให้ตัวเองเปิดอ่าน ตอนที่ทำงานเบลอ ๆ มึน ๆ บางทีมันก็นึกไม่ออกเหมือนกันนะครับ ทีนี้ก่อนจากกันไป ขอสรุปไว้เป็นตารางดีกว่าครับ จะได้ดูง่าย ๆ
หากอุปกรณ์ตัวใดตัวหนึ่งในวงจรแบบขนานนี้ได้รับความเสียหาย อุปกรณ์ตัวอื่นที่ยังมีสภาพสมบูรณ์ก็ยังสามารถทำงานได้ตามปกติ
| รู้หรือไม่? ระบบไฟฟ้าในบ้านหรืออาคารต่าง ๆ นั้น จะเป็นการต่อวงจรแบบขนาน สังเกตจากไม่ว่าเราจะวัดที่ปลั๊กไฟ หรือหลอดไฟจุดใดก็ตาม ก็จะวัดแรงดันได้ 220V เท่ากับตรงจุดหม้อแปลงไฟฟ้าที่รับมาจากระบบของการไฟฟ้า และเมื่อเราใช้เครื่องใช้ไฟฟ้ามากชิ้น แต่ละตัวกินกระแสรวมกันมาก ๆ เมนเบรกเกอร์ก็จะตัดเนื่องจากกระแสมากเกินไปนั่นเอง หากเราต่อวงจรแบบอนุกรมจะเกิดอะไรขึ้น? ง่าย ๆ คือ เมื่อไฟฟ้าไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้าชิ้นแรก ใช้แรงดันไฟ 220V ตกคร่อมไปหมดแล้ว เมื่อไหลไปยังชิ้นที่สองที่ต่ออยู่ก็ไม่เหลือแรงดันให้ทำงาน เครื่องใช้ไฟฟ้าก็จะทำงานไม่ได้นั่นเอง |
วงจรแบบผสม
เป็นวงจรที่อุปกรณ์บางตัวต่อขนานกัน และบางตัวต่ออนุกรมกัน แล้วจับมาอยู่ในวงจรเดียวกันอีกที รูปแบบวงจรนั้นจึงไม่มีรูปแบบตายตัว การคำนวณต่าง ๆ ต้องอาศัยการวิเคราะห์ทีละส่วน ซึ่งวงจรแบบผสมนี้ไม่เป็นที่นิยมในการต่อวงจรไฟฟ้าเพราะจะทำให้เกิดความยุ่งยาก แต่มักพบได้ในการออกแบบและสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั่นเอง
เพื่อความเข้าใจมากขึ้น เรามาลองคำนวณวงจรกันดีกว่าครับ
 |
ต่อแบตเตอรี่แรงดัน 9 โวลต์ กับตัวต้านทาน 3 ตัว มีค่าความต้านทาน 470Ω 220Ω และ 1kΩ แบบอนุกรม ให้หา (1) ค่าความต้านทานรวมทั้งวงจร (2) กระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร (1) ค่าความต้านทานรวมทั้งวงจร ค่าความต้านทานรวมของวงจรอนุกรม คือ ผลรวมของค่าความต้านทานทุกตัว
(2) ค่ากระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร ทีนี้เราจะมาหาค่ากระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่ไหลผ่านวงจรนี้ ซึ่งความต้านทานรวมทั้งวงจรเราทราบแล้วจากการคำนวณ และโจทย์บอกเราว่าใช้แบตเตอรี่แรงดัน 9V เราจึงคำนวณค่ากระแสได้จากกฏของโอห์มนั่นเอง
|
 |
ใช้แบตเตอรี่และตัวต้านทานจากข้อที่แล้วมาต่อวงจรแบบขนาน ให้หา (1) ค่าความต้านทานรวมทั้งวงจร (2) กระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร (1) ค่าความต้านทานรวมทั้งวงจร ความต้านทานรวมในวงจรจะมีค่าเท่ากับส่วนกลับของความต้านทานแต่ละตัวรวมกัน ยกสมการมาแล้วคำนวณได้ว่า
(2) กระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร การคำนวณกระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจรนั้นเราต้องคำนวณกระแสไฟฟ้าที่ตัวต้านทานแต่ละตัวแล้วนำมารวมกัน โดยใช้กฏของโอห์มเหมือนเดิมครับ ความต้านทานของแต่ละตัวเรารู้แล้ว และแรงดันเรารู้ว่ามีค่าเท่ากันทั้งวงจร ฉะนั้นก็สามารถหากระแสไฟฟ้าที่แต่ละตัวใช้ได้
|
 |
ต่อแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์ กับตัวต้านทาน 6 ตัว เป็นวงจรผสมดังรูป ให้หา (1) ค่าความต้านทานรวมทั้งวงจร (2) กระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร ในการคำนวณข้อนี้ อาจดูวงจรเหมือนยาก แต่เราค่อย ๆ คิดทีละขั้นตอน ยาวหน่อยแต่จะคิดได้แน่นอนครับ ลองมองวงจรดี ๆ จะเห็นว่ามันคือวงจรเดียวกับวงจรขนานของข้อที่แล้วใช่มั๊ย? เพียงแต่ R1 ในข้อก่อนมันคือ R1 อนุกรมกับ R2 และ R2 ในข้อก่อนมันคือ R3 R4 R5 อนุกรมกัน เมื่อเรามองออกแล้ว เราก็จะทำการรวมความต้านทานที่มันมีหลายตัวเข้าด้วยกันซะ จะรวมมันยังไง ก็มันอนุกรมกันอยู่ไงครับ เราก็ใช้สูตรอนุกรมไปเลย
|
||
เมื่อเรากำจัดความยุ่งยากของตัวต้านทานที่อนุกรมกันออกไปหมดแล้ว ก็มองวงจรเราใหม่เป็นแบบรูปด้านล่าง ทีนี้ง่ายแล้วใช่มั๊ยครับ เราก็สามารถคำนวณวงจรของเราได้แล้ว (1) ค่าความต้านทานรวมทั้งวงจร
(2) กระแสไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร
|
จากตัวอย่างพอจะเห็นกันบ้างมั๊ยครับว่าการคำนวณวงจรต่าง ๆ นั้นเป็นแบบไหน มีแนวทางยังไง ถือว่าเป็นการทบทวนแล้วกันครับ อีกอย่างคือผู้เขียนต้องการเขียนไว้เพื่อเป็นบันทึกให้ตัวเองเปิดอ่าน ตอนที่ทำงานเบลอ ๆ มึน ๆ บางทีมันก็นึกไม่ออกเหมือนกันนะครับ ทีนี้ก่อนจากกันไป ขอสรุปไว้เป็นตารางดีกว่าครับ จะได้ดูง่าย ๆ
| วงจรอนุกรม | วงจรขนาน | วงจรผสม | |
| กระแสไฟฟ้า | ปริมาณกระแสไฟฟ้าจะเท่ากันในทุก ๆ จุดในวงจร | ปริมาณกระเสไฟฟ้ารวมในวงจรจะเท่ากับผลรวมของกระแสไฟฟ้าในแต่ละอุปกรณ์รวมกัน | ปริมาณกระแสไฟฟ้า, ความต้านทานไฟฟ้า, แรงดันไฟฟ้า จะแตกต่างกันไปในแต่ละวงจร เนื่องจากเป็นวงจรที่ไม่มีรูปแบบตายตัว ให้คิดวงจรทีละชั้นจนกว่าจะได้ผลลัพธ์สุดท้ายออกมา |
| ความต้านทานไฟฟ้า | ความต้านทานไฟฟ้ารวมของวงจร จะเท่ากับผลรวมของความต้านทานแต่ละตัว | ความต้านทานไฟฟ้ารวมของวงจร จะมีค่าน้อยลงหากนำอุปกรณ์มาขนานกัน | |
| แรงดันไฟฟ้า | แรงดันไฟฟ้ารวมของวงจรจะเท่ากับแรงดันของแต่ละตัวรวมกัน, แรงดันไฟฟ้าที่อุปกรณ์แต่ละตัวจะมีค่าไม่เท่ากัน | แรงดันไฟฟ้าจะมีค่าเท่าเท่ากันในทุก ๆ จุดของวงจร, แรงดันไฟฟ้าจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ |
▲
▼
รายการสั่งซื้อของฉัน
รายการสั่งซื้อของฉัน
ข้อมูลร้านค้านี้
Fitrox Electronics
ไฟทร็อก อิเล็กทรอนิกส์ จำหน่ายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ และอุปกรณ์สำหรับโปรเจคต่างๆ อ.เมือง จ.เชียงใหม่ (หลัง มช.)
เบอร์โทร : 0897245633
อีเมล : fitrox.electronics@gmail.com
อีเมล : fitrox.electronics@gmail.com
ส่งข้อความติดต่อร้าน
เกี่ยวกับร้านค้านี้
ค้นหาสินค้าในร้านนี้
ค้นหาสินค้า
สินค้าที่ดูล่าสุด
บันทึกเป็นร้านโปรด
Join เป็นสมาชิกร้าน
แชร์หน้านี้
แชร์หน้านี้
↑
TOP เลื่อนขึ้นบนสุด
TOP เลื่อนขึ้นบนสุด
สินค้าในตะกร้า ({{total_num}} รายการ)
ขออภัย ขณะนี้ยังไม่มีสินค้าในตะกร้า
ราคาสินค้าทั้งหมด
฿ {{price_format(total_price)}}
- ฿ {{price_format(discount.price)}}
ราคาสินค้าทั้งหมด
{{total_quantity}} ชิ้น
฿ {{price_format(after_product_price)}}
ราคาไม่รวมค่าจัดส่ง
➜ เลือกซื้อสินค้าเพิ่ม