จุดประสงค์เพื่อให้เข้าใจ
การทำงานของ    Sensor
การทำงานของ    Logic gate
การทำงานของ    Display

Sensor

ประกอบด้วย
Switch   มีทั้งชนิดกดติดปล่อยดับ และชนิดสลับปิดเปิด เมื่อ Switch ทำงานแบบ ON จะให้ตรรกะ 1 เมื่อทำงานแบบ OFF จะให้ตรรกะ 0
Magnetic sensor   ทำจาก Reed switch เมื่อนำแท่งแม่เหล็กถาวรมาใกล้ Switch จะทำงานแบบ ON จะให้ตรรกะ 1 เมื่อแท่งแม่เหล็กห่างออกไปจะทำงานแบบ OFF จะให้ตรรกะ 0
Light sensor   ทำจาก LDR ที่มีสมบัติเปลี่ยนค่าความต้านทานเมื่อความเข้มของแสงที่ตกกระทบผิวหน้าเปลี่ยนไป โดยแสงที่มีความเข้มมากจะทำให้ LDR มีความต้านทานน้อย และแสงที่มีความเข้มน้อยจะทำให้ LDR มีความต้านทานมาก จากหลักการดังกล่าวจึงนำ LDR มาสร้างเป็นสวิตช์แสง โดยที่แสงมีความเข้มมากจะให้ตรรกะ 1 และเมื่อแสงมีความเข้มน้อยจะให้ตรรกะ 0
Thermal sensor   ทำจาก IC-LM335 ซึ่งเป็นวัสดุอิเล็กทรอนิกส์สำหรับวัดอุณหภูมิ โดยตั้งเกณฑ์การเปลี่ยนตรรกะจาก 1 เป็น 0 ที่อุณหภูมิประมาณ 40 องศาเซลเซียส (ต้องใช้ถ่านไฟฉายใหม่ 4 ก้อนเป็นแหล่งจ่ายไฟ มิฉะนั้นจะทำงานผิดพลาด) การทำให้อุณหภูมิเพิ่มทำได้โดยการใช้หัวแร้งบัดกรีที่ร้อนแตะที่ตัว IC เมื่อตรรกะเป็น 1 ให้ยกหัวแร้งออกห่างทันที อย่าทิ้งแช่ไว้จะทำให้ IC เสีย เพราะว่าทนความร้อนเกิน 100 องศาเซลเซียสไม่ได้

รายละเอียดเพิ่มเติมของหัววัด
Reed switch    เป็นโลหะ 2 ชิ้น ที่วางอยู่ใกล้กัน เมื่อนำแท่งแม่เหล็กถาวรมาใกล้ โลหะทั้งสองชิ้นจะถูกดูดให้แตะกัน Switch จะทำงานแบบ ON เมื่อนำแท่งแม่เหล็กห่างออกไปโลหะ 2 ชิ้นจะแยกจากกัน Switch จะทำงานแบบ OFF
การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  ใช้เป็นเครื่องตรวจสอบการเปิดประตู
      -  ใช้เป็นสวิตช์นับจำนวน
      -  ใช้เป็นสวิตช์กันขโมย
LDR    มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 1 cm ค่าความต้านทานของ LDR ขณะที่มืดจะมีความต้านทานประมาณ 200 กิโลโอห์ม ขณะสว่าง LDR จะมีความต้านทานประมาณ 10 กิโลโอห์ม
การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  ใช้เป็นเครื่องวัดแสงในกล้องถ่ายรูป
      -  ใช้เป็นสวิตช์แสงของลิฟต์
      -  ใช้เป็นสวิตช์นับจำนวน
      -  ใช้เป็นสวิตช์ตรวจสอบควันดำของท่อไอเสียรถ
      -  ใช้เป็นสวิตช์ตรวจสอบไฟไหม้
IC-LM335    เป็นวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบไว้สำหรับวัดอุณหภูมิ ตั้งแต่ 0 ถึง 100 องศาเซลเซียส โดยที่ให้ผลของการวัดออกมาเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้า ในชุดทดลองจะมีวงจรเปรียบเทียบความต่างศักย์ Voltage comparator เมื่ออุณหภูมิเกิน 40 องศาเซลเซียสจะเปลี่ยนตรรกะจาก 0 เป็น 1 ทันที และเมื่ออุณหภูมิลดลงจะเปลี่ยนกลับจาก 1 เป็น 0
การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  ใช้เป็นเครื่องวัดอุณหภูมิ
      -  ใช้เป็นสวิตช์ในเครื่องปรับอากาศ
      -  ใช้เป็นสวิตช์ในตู้ฟักไข่
      -  ใช้เป็นสวิตช์ตรวจสอบไฟไหม้

Logic gate
ประกอบด้วย
    -   NOT
    -   AND
    -   OR

NOT   ทำจาก IC 7404 โดยจะเปลี่ยนตรรกะของ Output ให้ตรงข้ามกับ Input จึงมีชื่อเรียกอีกชื่อหนึ่ง Inverter สัญลักษณ์เขียนได้ดังนี้

การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  ใช้เป็นเครื่องเตือนเมื่ออุณหภูมิของอุปกรณ์ต่ำกว่าที่ตั้งไว้ เช่น ในตู้อบทารกแรกเกิดที่ต้องตั้งอุณหภูมิไว้ค่าหนึ่ง ถ้าเกิดเหตุขัดข้องทำให้เครื่องทำความร้อนไม่ทำงาน อุณหภูมิจะลดลงเป็นผลให้เกิดอันตรายแก่ทารกที่อยู่ในตู้อบนั้น การใช้ NOT gate จะช่วยให้แพทย์หรือพยาบาลทราบว่า เครื่องขัดข้องต้องรีบมาแก้ไขก่อนจะเกิดอันตราย
      -  ใช้เป็นสวิตช์ในโรงงานอุตสาหกรรมอาหาร สิ่งมีชีวิตทั้งหลายต่างต้องการอุณหภูมิที่เหมาะสมในการดำรงชีวิต ยีสต์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารก็เช่นกัน ถ้าอุณหภูมิของเครื่องหมัดลดลงกว่ากำหนดยีสต์ไม่อาจจะทำงานหรือเติบโตได้ การใช้ NOT gate จะช่วยให้วิศวกรหรือช่างเครื่องทราบว่าเครื่องขัดข้องต้องรีบมาแก้ไขก่อนจะเกิดความเสียหาย

AND   ทำจาก IC 7408 โดยจะตรวจสอบตรรกะของ Input ทั้งสองว่าตรงตามที่กำหนดไว้หรือไม่ แล้วแสดงผลทาง Ouput สัญลักษณ์เขียนได้ดังนี้ (AND สามารถมี Input ได้มากกว่าสอง)

การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  สามารถนำไปใช้ในการออกแบบการควบคุมการทำงานของเครื่องรดน้ำต้นไม้แบบอัตโนมัติโดยกำหนดให้ทำงานเมื่ออุณหภูมิสูง และมีแสงสว่าง (หมายความว่าทำงานเมื่ออากาศร้อนและเป็นเวลากลางวัน)
      -  ใช้เป็นสวิตช์ในโรงงานอุตสาหกรรม เช่นในการควบคุมอุณหภูมิและ pH ของสารเคมีตัวหนึ่งที่ต้องการอุณหภูมิที่พอเหมาะคือ 42 องศาเซลเซียสและ pH เท่ากับ 4.3 เมื่อใช้ AND gate จะทำให้ควบคุมได้แน่นอนขึ้น เพราะว่าตรรกะของ Output จะเป็น 1 ได้นั้นมีเพียงเงื่อนไขเดียวคือเมื่อ ตรรกะของ input ต้องเป็น 1 ทั้งคู่

OR   ทำจาก IC 7432 โดยจะตรวจสอบตรรกะของ input ทั้งสองว่าตรงตามที่กำหนดไว้หรือไม่ แล้วแสดงผลทาง Output สัญลักษณ์เขียนได้ดังนี้ (OR สามารถมี input ได้มากกว่าสอง)

การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  สามารถใช้ในการออกแบบการควบคุมการทำงานของเครื่องฉีดน้ำดับเพลิงแบบอัตโนมัติ โดยกำหนดให้ทำงานเมื่ออุณหภูมิสูง หรือมีควัน
      -  ใช้เป็นสวิตช์ตรวจสอบการทำงานของเครื่องมือว่าทำงานได้ตามต้องการ เช่น เครื่องควบคุมอุณหภูมิจะมีสวิตช์ที่เรียกว่าสวิตช์ทดสอบ โดยการใข้ OR เพื่อให้แน่ใจว่าเมื่อนำไปใช้งานจริงเครื่องมือจะทำงานได้ถูกต้อง
      -  ใช้เป็นสวิตช์กันขโมย สามารถนำสวิตช์ปิดเปิดที่ประตูทุกบาน หน้าต่างทุกบานมาต่อเข้าด้วยกัน เมื่อบานใดบานหนึ่งถูกเปิด เครื่องเตือนภัยจะทำงานทันที
      -  ใช้เป็นสวิตช์ตรวจสอบไฟไหม้

Display
ประกอบด้วย
    -   LED
    -   ออด ( Buzzer )
    -   รีเลย์ ( Relay )

LED   เป็นส่วนแสดงผลด้วยแสงสว่าง ทำให้ทราบว่าขณะนั้นมีตรรกะ 1
การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  เป็นส่วนแสดงผลของเครื่องมือหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ทางอิเล็กทรอนิกส์ เช่น เครื่องมือวัด เครื่องคิดเลข ในปัจจุบันมีการแสดงผลโดยใช้ LCD Liquid Crystal Display จะให้ตัวเลขหรือตัวอักษรสีดำ ต้องมีแสงจากภายนอกจึงจะอ่านจอ LCD ได้ ผิดกับจอ LED นั้นมีแสงสว่างของตัวเองสามารถอ่านในที่มืดได้ เพียงแต่ต้องการพลังงานไฟฟ้ามากกว่าแบบ LCD
      -  สามารถดัดแปลง LED ให้เป็นตัวส่งสัญญาณด้วยแสงได้ เช่น การส่งสัญญาณด้วยสาย Optical fiber
      -  ถ้าเป็น IRED Infra Red Emitting Diode ก็จะเป็นการส่งสัญญาณแบบ IR
      -  หลักการสร้าง LASER diode จะคล้ายกับ LED เพียงแต่มีขั้นตอนการผลิตที่ซับซ้อนกว่า
      -  ทำเป็นเครื่องทดสอบความต่อเนื่องของวงจรไฟฟ้า

Buzzer   เป็นส่วนแสดงผลด้วยเสียง เลือกรุ่นใช้กับความต่างศักย์ไฟฟ้า 6 โวลต์
การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  เป็นออดไฟฟ้า
      -  เป็นส่วนเตือนของเครื่องมือหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ทางอิเล็กทรอนิกส์
      -  ทำเป็นเครื่องทดสอบความต่อเนื่องของวงจรไฟฟ้า

Relay   เป็นส่วนแสดงผลด้วยการควบคุม เช่น ควบคุมการปิดเปิดมอเตอร์ไฟฟ้า การเปิดปิดของหลอดไฟฟ้าที่ใช้โวลต์สูง การปิดเปิดเครื่องจักร เครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ
การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  เป็นเครื่องควบคุมที่ใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม
      -  เป็นเครื่องควบคุมที่ใช้ในโรงงานไฟฟ้า
      -  เป็นเครื่องควบคุมวงจรไฟฟ้าในรถยนต์
      -  เป็นเครื่องควบคุมวงจรไฟฟ้าในสวิตช์อัตโนมัติ
      -  สร้างเป็นเครื่องเตือนภัย เช่น กันขโมย ไฟไหม้

ความรู้เพิ่มเติม
Trasistor เป็นวัสดุอิเล็คทรอนิกส์ ที่สามารถใช้กระแสไฟฟ้าค่าน้อยที่ขา B base ไปควบคุมการทำงานของกระแสไฟฟ้าที่ไหลระหว่างขา C Collector และ E Emitter ได้ จากหลักการนี้สามารถนำ Transistor ไปควบคุมวงจรไฟฟ้าอื่นได้ ข้อแตกต่างของการควบคุมด้วย Transistor กับ Relay คือ การทำงานของ Transistor จะทำได้รวดเร็วมาก แต่กระแสไฟฟ้าและความต่างศักย์ที่ถูกควบคุมนั้นมีค่าน้อย
การนำไปใช้หรือการประยุกต์ใช้งาน
      -  เป็นชุดควบคุมที่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกประเภท
      -  ถ้าต่อร่วมกับ LDR จะเป็นชุดควบคุมที่ขึ้นกับความเข้มแสง
      -  ถ้าต่อร่วมกับ Relay จะเป็นชุดควบคุมที่มีความไวสูงขึ้น
      -  ทำเป็นเครื่องทดสอบความต่อเนื่องของวงจรไฟฟ้า ที่มีความไวสูงมาก
      -  เพิ่ม LED ในวงจร จะกลายเป็นเครื่องส่งสัญญาณด้วยแสง
      -  หรือ เพิ่ม IRED ในวงจร จะกลายเป็นเครื่องส่งสัญญาณแบบ IR
      -  สามารถส่งสัญญาณผ่าน optical fiber
ที่มา : ไชยยันต์ ศิริโชติ
สาขาวิชาฟิสิกส์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี