ทฤษฎี วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier)
ลักษณะวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น จะเป็นวงจรที่ทำหน้าที่ตัดเอาแรงดันไฟสลับที่ป้อนเข้ามาอาจเป็นครึ่งบวกหรือครึ่งลบแล้วแต่การจัดวงจรไดโอด แรงดันที่ส่งออกเอาท์พุทจะเป็นช่วงๆ คือช่วงมีแรงดันและช่วงไม่มีแรงดันสลับกันไป วงจรประกอบด้วยไดโอดตัวเดียวดังรูปที่ 1 การทำงานของวงจร ไฟกระแสสลับจะมาปรากฏที่ขาแอโนด โดยไดโอดจะยอมให้กระแสไหลผ่านได้ทางเดียว คือช่วงที่ได้รับไบอัสตรง ดังนั้นวงจรจะมีกระแสไหลเพียงช่วงบวกของไฟสลับเท่านั้น ถ้าช่วงลบจะไม่มีกระแสไหล แรงไฟตรงที่เอาท์พุทนี้ยังนำไปใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้ เพราะเป็นไฟตรงที่ไม่เรียบพอ (Pulse D.C) จึงต้องมีการกรอง (Filter) ให้เรียบโดยใช้ตัวเก็บประจุทำหน้าที่กรอง
รูปที่ 1วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น
การทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น การเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier) มีลักษณะวงจรดังรูปที่ 1 การทำงานเมื่อจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับ 220 V เข้าทางขดปฐมภูมิ (Primary) ของหม้อแปลงไฟฟ้าจะเกิดการเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้ามายังขดทุติยภูมิ (Secondary) การเหนี่ยวนำของแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลง เฟสของสัญญาณเข้ากับเฟสของสัญญาณออกจะต่างเฟสกันอยู่ 180 องศา เมื่อขั้วบนของขดปฐมภูมิได้รับเฟสลบ ขั้วล่างเทียบได้เฟสบวก จะทำให้ขดทุติยภูมิขั้วบนเป็นเฟสบวก ขาแอโนด (A) ของไดโอดได้รับแรงดันซีกบวก ขาแคโทด (K) ได้รับแรงดันซีกลบเป็นผลให้ไดโอดได้รับไบอัสตรงไดโอดนำกระแส มีกระแสไหลเข้าขาแอโนด ออกขาแคโทดผ่านโหลด (Load) ครบวงจรที่ขั้วล่างของทุติยภูมิ มีแรงดันซีกบวกตกคร่อมที่โหลด
ในช่วงเวลาต่อมาครึ่งไซเกิลหลังของไฟสลับ ขั้วบนของทุติยภูมิเป็นเฟสลบ ขั้วล่างเทียบศักย์ได้เป็นเฟสบวก ลักษณะเช่นนี้จะทำให้ขาแอโนดของไดโอดได้รับแรงดันซีกลบและขาแคโทดได้รับแรงดันซีกบวก ไดโอดได้รับไบอัสกลับจะไม่นำกระแสเป็นผลให้ไม่มีแรงดันปรากฏที่โหลด ในรอบต่อมาการทำงานก็จะเป็นไปตามลักษณะเดิมซ้ำๆ กันไปเรื่อยๆ โดยมีแรงดันปรากฏที่เอาท์พุทเป็นช่วงๆ (ช่วงเว้นช่วง) นอกจากนี้วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นยังสามารถแบ่งออกเป็นวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นบวกและวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นลบ
วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นบวก
รูปที่ 2 แสดงวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นบวก
เป็นการจัดวงจรไดโอดให้นำกระแสเฉพาะซีกบวกของไฟสลับ ทำให้แรงดันที่ได้จากการเรียงกระแสออกมาที่เอาท์พุทเพียงช่วงบวกของไฟสลับเท่านั้น แรงดันไฟตรงเฉลี่ยสามารถคำนวณหาได้จากสูตร VDC = 0.318 VP หรือ VDC = 0.45 VAC แต่แรงดันไฟตรงที่ได้จะยังไม่เรียบมีลักษณะเป็นพัลส์ที่เรียกว่าพัลส์ดี.ซี. (Pulse D.C) ในการใช้งานจะต้องทำการกรองให้เรียบโดยใช้ตัวเก็บประจุทำการกรอง ก็จะทำให้แรงดันที่ได้เรียบขึ้นดังรูปที่ 3
จากรูปที่ 3 พัลส์ดี.ซี ที่ได้จากวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นจะเป็นซีกบวก ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์จะทำการประจุแรงดันในช่วงที่พัลส์ดี.ซี มีค่าเพิ่มขึ้นและจะคายประจุในช่วงที่พัลส์ดี.ซี มีค่าลดลงจะเป็นไปในลักษณะเช่นนี้เรื่อยๆ แรงดันดี.ซี ที่ได้จะเรียบขึ้น ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์ยิ่งมีค่ามากแรงดันไฟตรงที่ได้ก็ยิ่งมีความเรียบขึ้น (ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์ค่ามากเกินไปมีผลเสียกับไดโอด) แรงดันไฟตรงที่ได้จะมีค่าเพิ่มขึ้นเนื่องจากตัวเก็บประจุ จะประจุแรงดันสูงสุดของแรงดันพีคจึงทำให้แรงดันเพิ่มสูงขึ้น
การทดลองที่ 1 การเรียงกระแสของไดโอด
เครื่องเมือและอุปกรณ์
- มัลติมิเตอร์
- ออสซิลโลสโคป
- แหล่งจ่ายไฟสำหรับทดลอง
- แผงสำหรับทดลอง
- ตัวต้านทาน 10 k?
- ไดโอด เบอร์ BYX36
วิธีทดลอง
- เตรียมเครื่องมือและอุปกรณ์ ต่อวงจรตามรูป
- ป้อนไฟ 15Vrms 50 Hz
- ปรับมัลติมิเตอร์ ไปที่ 50 VDC
- นำออสซิลโลสโคป มาวัดรูปสัญญาณ
- บันทึกผลการทดลอง
ต่อวงจรตามรูป การทดลองที่ 1
รูปการทดลองที่ 1 ที่ได้จากสโคป และวัดดีซีโวลต์ ได้ค่า 6.52VDC
สรุปผลการทดลองที่ 1
จากการทดลอง เมื่อป้อนแรงดันให้วงจร 15 VAC ให้ตัวไดโอด จะวัดแรงดันได้ 6.52 VDCและเมื่อดูรูปที่ได้จากสโคป รูปสัญญาณซายน์ ทางซีกลบจะหายไป เป็นเพาะว่าเมื่อผ่านตัวไดโอดจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ทางเดียว
การทดลองที่ 2 การเรียงกระแสของไดโอดและมีตัวคาปาซิเตอร์กรองกระแส
เครื่องเมือและอุปกรณ์
- มัลติมิเตอร์
- ออสซิลโลสโคป
- แหล่งจ่ายไฟสำหรับทดลอง
- แผงสำหรับทดลอง
- ตัวต้านทาน 10 k?
- ไดโอด เบอร์ BYX36
- คาปาซิเตอร์ 1 uF
วิธีทดลอง
- เตรียมเครื่องมือและอุปกรณ์ ต่อวงจรตามรูป
- ป้อนไฟ 15Vrms 50 Hz
- ปรับมัลติมิเตอร์ ไปที่ 50 VDC
- นำออสซิลโลสโคป มาวัดรูปสัญญาณ
- บันทึกผลการทดลอง
ต่อวงจรตามรูป การทดลองที่ 2
รูปการทดลองที่ 2 ที่ได้จากสโคป และวัดดีซีโวลต์ได้ค่า 11.67 VDC
สรุปผลการทดลองที่ 2
จากการทดลอง เมื่อป้อนแรงดันให้วงจร 15 VAC ให้ตัวไดโอด จะวัดแรงดันได้ 11.67 VDC เนื่องจากในการทดลองที่ 2 เราได้ต่อตัวคาปาซิเตอร์เพิ่มเข้าไป 1uF ทำให้แรงดันที่ได้มีความตรงเป็นดีซีมากขึ้น และเมื่อดูรูปที่ได้จากสโคป รูปสัญญาณซายน์ ทางซีกบวกจะคล้ายกับเส้นตรงเพื่อจะได้ไฟดีซีที่เรียบถ้าเพิ่มค่าความจุของคาปาซิเตอร์ก็จะทำให้เรียบมากขึ้น
Email: star_circuit@hotmail.com
Tel: 0618829051
LINE ID: @450yvnqj
