วงจรพื้นฐานที่ควรรู้จัก

วงจรที่ใช้บ่อยในโปรเจกต์อิเล็กทรอนิกส์

---

1. วงจร Seven Segment Display

หลักการทำงาน

Seven Segment Display เป็นจอแสดงผลตัวเลข 0-9 ประกอบด้วย LED 7 ดวง (a-g) และจุดทศนิยม

ประเภท

• Common Cathode: ขั้วลบรวมกัน ส่ง HIGH เพื่อให้ LED ติด
• Common Anode: ขั้วบวกรวมกัน ส่ง LOW เพื่อให้ LED ติด

การต่อวงจร

แบบควบคุมโดยตรง

Arduino Pin → Resistor (220Ω) → LED Segment (a-g)
Common Pin → GND (Common Cathode) หรือ VCC (Common Anode)

แบบใช้ Decoder (7447/7448)

• ส่งข้อมูล 4 บิต (BCD) เข้า Decoder
• Decoder แปลงเป็นสัญญาณ 7 ขาออกมา
• ประหยัดขา GPIO (ใช้แค่ 4 ขา)

การแสดงหลายหลัก (Multiplexing)

หลักที่ 1: เปิด → แสดงเลข → ปิด
หลักที่ 2: เปิด → แสดงเลข → ปิด
หลักที่ 3: เปิด → แสดงเลข → ปิด
วนซ้ำเร็วมาก (> 50 Hz) ตาจะมองเห็นเป็นภาพนิ่ง

ตัวอย่างโค้ด Arduino

// Common Cathode
byte segments[] = {2,3,4,5,6,7,8}; // a-g
byte numbers[10][7] = {
  {1,1,1,1,1,1,0}, // 0
  {0,1,1,0,0,0,0}, // 1
  {1,1,0,1,1,0,1}, // 2
  // ... เพิ่มเติม
};

void displayNumber(int num) {
  for(int i=0; i<7; i++) {
    digitalWrite(segments[i], numbers[num][i]);
  }
}

---

2. วงจรตรวจสอบแรงดัน (Voltage Sensing)

2.1 Voltage Divider (แบ่งแรงดัน)

หลักการ

ใช้ตัวต้านทาน 2 ตัวแบ่งแรงดันให้ต่ำลง เพื่อให้ ADC อ่านได้

สูตร

Vout = Vin × (R2 / (R1 + R2))

ตัวอย่าง: วัดแบต 12V ด้วย Arduino (ADC 5V)

R1 = 10kΩ
R2 = 10kΩ
Vout = 12V × (10k / 20k) = 6V (เกิน! ต้องปรับ)

แก้ไข:
R1 = 20kΩ
R2 = 10kΩ
Vout = 12V × (10k / 30k) = 4V (ได้!)

โค้ด Arduino

float readVoltage() {
  int raw = analogRead(A0);
  float voltage = (raw / 1023.0) * 5.0; // ADC to Voltage
  float actualVoltage = voltage * 3.0;  // คูณกลับ (R1+R2)/R2
  return actualVoltage;
}

2.2 Zener Diode Protection

ใช้ Zener Diode ป้องกันแรงดันเกิน

Input → Resistor → ADC Pin
              ↓
         Zener Diode (5.1V) → GND

---

3. วงจรตรวจสอบกระแส (Current Sensing)

3.1 Shunt Resistor Method

หลักการ

ใช้ตัวต้านทานค่าต่ำมาก (0.1Ω) ต่ออนุกรมกับโหลด วัดแรงดันตกคร่อม

สูตร

I = V / R
V = I × R

ตัวอย่าง

Shunt Resistor = 0.1Ω
กระแส = 1A
แรงดันตก = 1A × 0.1Ω = 0.1V (100mV)

วงจร

VCC → Shunt Resistor (0.1Ω) → Load → GND
       ↓           ↓
      V+          V-  → Differential Amplifier → ADC

3.2 ACS712 Current Sensor

คุณสมบัติ

• วัดกระแส AC/DC ได้
• ช่วงวัด: ±5A, ±20A, ±30A
• แรงดันออก: 2.5V ± (กระแส × Sensitivity)

โค้ด Arduino

float readCurrent() {
  int raw = analogRead(A0);
  float voltage = (raw / 1023.0) * 5.0;
  float current = (voltage - 2.5) / 0.185; // ACS712-5A
  return current;
}

---

4. วงจร LED Driver

4.1 LED เดี่ยว

GPIO → Resistor → LED → GND

R = (Vcc - Vf) / I
Vcc = 5V, Vf = 2V (LED แดง), I = 20mA
R = (5 - 2) / 0.02 = 150Ω (ใช้ 220Ω)

4.2 LED หลายดวงอนุกรม

12V → R → LED1 → LED2 → LED3 → GND
R = (12 - 2×3) / 0.02 = 300Ω (ใช้ 330Ω)

4.3 LED ขนาน (ผิด!)

❌ ห้ามต่อ LED ขนานโดยใช้ Resistor ตัวเดียว
✅ ต้องใช้ Resistor แยกแต่ละดวง

---

5. วงจร PWM (Pulse Width Modulation)

การใช้งาน

• ควบคุมความสว่าง LED
• ควบคุมความเร็วมอเตอร์
• สร้างเสียง (Buzzer)

ตัวอย่างโค้ด

int ledPin = 9; // PWM Pin

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  for(int i=0; i<=255; i++) {
    analogWrite(ledPin, i); // 0-255
    delay(10);
  }
}

---

6. วงจร Debounce (กรองสัญญาณปุ่มกด)

ปัญหา

ปุ่มกดมีการสั่นของสัญญาณ (Bounce) ทำให้อ่านค่าผิด

แก้ไขด้วย Hardware

Button → Resistor (10kΩ) → GND
    ↓
Capacitor (0.1µF) → GND
    ↓
GPIO Pin

แก้ไขด้วย Software

int buttonPin = 2;
int lastState = HIGH;
unsigned long lastDebounceTime = 0;
unsigned long debounceDelay = 50;

void loop() {
  int reading = digitalRead(buttonPin);

  if (reading != lastState) {
    lastDebounceTime = millis();
  }

  if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
    if (reading == LOW) {
      // ปุ่มถูกกดแน่นอน
    }
  }

  lastState = reading;
}

---

ตารางสรุป

วงจร	การใช้งาน	อุปกรณ์หลัก
Seven Segment	แสดงตัวเลข	LED 7 ดวง, Decoder
Voltage Divider	วัดแรงดัน	Resistor 2 ตัว
Current Sensing	วัดกระแส	Shunt R, ACS712
LED Driver	ควบคุม LED	Resistor, Transistor
PWM	ควบคุมกำลัง	ไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่ม
Debounce	กรองสัญญาณ	Capacitor, Software

---

[!TIP] เคล็ดลับ: ทดลองวงจรบน Breadboard ก่อนเสมอ และใช้ Multimeter ตรวจสอบค่าต่างๆ

---