สร้างวงจรไฟกระพริบอย่างง่าย (2 LED Blink)

วันนี้ว่างๆครับ ไม่รู้จะทำอะไรเลยหาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาต่ออะไรเล่น ในหัวก็นึกถึงวงจรไฟกระพริบที่เคยต่อเล่นตอนเด็กๆ เป็นวงจรพื้นฐาน ง่ายๆ ใครที่เล่นอิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่เด็กๆคงคุ้นเคยกับวงจรแบบนี้ดี

จากวงจรจะเห็นว่ามีเพียงอุปกรณ์ไม่กี่ตัวเท่านั้น มีทรานซิสเตอร์ (TR) 2 ตัว BC547 ตัวต้านทาน (R) อีก 5 ตัว ตัวเก็บประจุอิเล็กทรอไลต์ (C) 2 ตัว และสุดท้าย LED อีก 2 ตัว

ใครจะต่อลงแผ่นปริ๊นอเนกประสงค์หรือต่อลง Proto board ก็สะดวกทั้งสองอย่างครับ แต่ผมต่อลง Proto board เอา ง่ายดี

เมื่อต่อเสร็จแล้วลองจ่ายไฟ 12V เข้าที่ VPP ดูจะเห็น LED 2 ดวงกระพริบสลับกันไป เป็นวงจรกำเนิดความถี่ต่ำ วงจรมัลติไวเบรเตอร์(Multivibrator) ลองปรับ R5 ดูก็จะเห็นว่า LED กระพริบเร็วขึ้นหรือช้าลง

ว่างๆมาลองต่ออะไรเล่นๆแบบนี้ก็สนุกดีเหมือนกัน :)

วงจรแปลงสัญญาณ 0-5 V to 4-20 mA

ในบางครั้งเราต้องการสัญญาณ Output แบบ analog ในช่วง 4-20 mA แต่จะทำไงในเมื่อสัญญาณจาก ADC เป็นแรงดันในช่วง 0-5 V วันนี้ผมมีวงจรแปลงสัญญาณ 0-5 V เป็น 4-20 mA มาฝากครับ เป็นวงจรง่ายๆ ที่ทดลองแล้วว่าได้ผล

วงจรแปลงสัญญาณ 0-5V to 4-20mA

จากวงจรจะเห็นว่าใช้แหล่งจ่ายไฟถึง 3 แหล่ง +5V,-5V, 12V ในส่วนของ I+ ถ้า Rload ดึงกระแสไม่เยอะจะตัด 12V ออกแล้วแทนด้วย +5V ก็ได้ครับ

ในวงจร R12-R13 จะช่วยป้องกันการจ่ายกระแสเกิน R8 จะปรับ Offset ที่ 4mA ส่วน R7 เป็นตัวปรับ Gain ของ OPAMP , D1 จะเป็นตัวบังคับทิศทางของกระแสให้ไหลลง TR1 ผ่าน R15-R16 ลง GND ไป

การปรับแต่ง

จ่ายสัญญาณ 0V จาก ADC หรือ Pot ก็ได้ที่ขั้ว DAC ใน schematic? ปรับ R8 จนกระทั่งได้ I+ ประมาณ 4mA จากนั้นจ่ายสัญญาณ 4-5V ที่ขั้ว DAC ใน schematic ปรับ R7 (Gain) จนได้ I+ ประมาณ 4mA อาจจะต้องทำการปรับ R7-R8 หลายครั้งถึงจะได้สัญญาณ 4-20mA

การออกแบบ PCB เทคนิคการลด Noise ในวงจร Embedded

บทความนี้ผมเรียบเรียงจาก Application Note ของ Microchip , ATMEL และจากประสบการณ์ของผม หากมีตรงไหนจะเสริม ขอเชิญ Comment ได้เลยครับ

ก่อนอื่นมาทำความรู้จักกันก่อนว่า Noise คืออะไร?

  • Noise คือสัญญาณ Digital หรือสัญญาณ Analog ใดที่เราไม่ต้องการ

แล้ว Noise มาจากไหนละ?

  • เกิดจากการรบกวนกันในวงจร Digital
  • การรบกวนทางสนามแม่เหล็ก (H-field)
  • การรบกวนทางสนามไฟฟ้า (E-field)
  • การสั่นของตัวเก็บประจุหรือในสาย Coaxial
  • ความต้านทานของเส้นลายทองแดงใน PCB
  • อุณหภูมิที่มีการเปลี่ยนแปลง
  • กระแสไหลย้อนกลับจากเซ็นเซอร์

คิดว่าหลายๆคนคงจะจำฟิสิกส์เบื้องต้นได้ เรื่องประจุคู่ (Couple Charge) เมื่อมีประจุ+ และประจุ- อยู่ใกล้กันจะเกิดเส้นแรงไฟฟ้าหรือที่เรียกว่า Flux ทิศทางของ Flux จะมีทิศทางจากประจุ+ ไปยังประจุลบ ลองดูภาพประกอบ

Couple Charge

Couple Charge

?คงอยากจะถามผมใช่ไหมครับแล้วมันเกี่ยวกับ Noise ใน PCB ยังไง มาดูภาพต่อไปกันเลย

PCB E-Field

PCB E-Field

จากรูปเป็น PCB แบบหน้าเดียวลายทองแดงด้านซ้ายเป็นไฟ+ ด้านขวาเป็นไฟลบ จะเกิดสนามไฟฟ้าขึ้นที่ด้านบนและด้านล่าง PCB สนามไฟฟ้านี่แหล่ะครับที่เป็น Noise ได้อย่างดีเลย ทางแก้ก็ต้องเท Ground Plane ลงที่ด้าน Bottom Layer

เท Ground Plane ลง Bottom Layer

เท Ground Plane ลง Bottom Layer?

หลังจากเท Ground Plane แล้วสนามไฟฟ้าด้านล่างจะหายไป เนื่องจาก Ground Plane จะเป็นตัว Shield ไว้ ถ้าสามารถทำ Ground Plan ไว้ทั้งด้านบนและด้านล่างได้ สนามไฟฟ้าทั้งด้านบนและด้านล่างจะหายไป ลองสังเกตุดูครับเทคนิค Ground Plane จะใช้กันยอะมากยิ่งพวกวงจรที่ทำงานที่ความถี่สูงยิ่งต้องมี

Oscillator Source

อีกส่วนนึงที่สำคัญมากในวงจร Microcontroller, Microprocessor คือส่วน Oscillator ที่ป้อน clock ให้วงจรทำงาน ในการออกแบบนั้นให้พยายามใช้ความถี่ที่ต่ำที่สุดที่วงจรสามารถทำงานได้ การใช้ความถี่ที่ต่ำลง ช่วยลดค่า XL, XC ในลายทองแดง ช่วยลดความร้อนและพลังงานใน Core Microcontroller สำหรับการออกแบบ PCB ที่ดี จะต้องมี Ground Plane รอบๆ XTAL หรือจะบัดกรีตัวถัง XTAL ลง Ground Plane ด้วยก็ดีครับ และจะต้องเดินลายทองแดงจาก Microcontroller ไปยัง XTAL ให้สั้นที่สุด สำหรับตัวอย่างการวางอุปกรณ์ลองดูตัวอย่างจาก Application Note ของ ATMEL ดูครับ

PCB Layout

?

บทความผมจะทยอยๆเขียนครับ ตามเวลาว่างที่มี ยังมีเทคนิคอีกหลายอย่าง ติดตามชมครับ