2.5 การต่อสวิตช์สี่ขากับบอร์ดอาดุยโน่

จุดประสงค์

    ศึกษาวิธีการต่อสวิทช์เพื่อควบคุมการทำงานของหลอดไดโอดเปล่งแสง

วัสดุและอุปกรณ์

1. บอร์ด Arduino UNO 1 บอร์ด

2. แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง 5 โวลต์ 1 ชุด

3. แผ่นเบรดบอร์ด 400 จุด 1 แผ่น

4. สวิทช์สี่ขา 1 ตัว

5. ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่ ขนาด 10 กิโลโอห์ม 1 ตัว

6. ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่ ขนาด 220 โอห์ม 1 ตัว

7. หลอดไดโอดเปล่งแสง ขนาด 5 มิลลิเมตร 1 หลอด

8. สายเชื่อมต่อวงจรแบบ male to male

ภาพนี้แสดงแผนผังการต่อวงจรตัวต้านทานแบบ Pull-up และ Pull-down สำหรับใช้งานร่วมกับสวิตช์และไมโครคอนโทรลเลอร์ 

จุดประสงค์หลักของการต่อวงจรทั้ง 2 แบบคือ เพื่อป้องกันสถานะลอยตัว (Floating State) ซึ่งจะทำให้ขาอินพุตของบอร์ดอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าได้ไม่แน่ชัด (แกว่งไปมาระหว่าง 0 กับ 1) เมื่อสวิตช์ไม่ได้ถูกกดการต่อวงจรทั้ง 2 แบบมีการทำงานดังนี้

ก. แผนผังการต่อวงจรแบบ Pull-up

หลักการคือการ "ดึง" แรงดันไฟฟ้าให้ไปอยู่ที่ 5V (สถานะ HIGH) ไว้เป็นค่าเริ่มต้นเมื่อยังไม่กดสวิตช์

• โครงสร้างวงจร: ตัวต้านทาน 10 kΩ ต่ออยู่ระหว่างแหล่งจ่ายไฟ 5V กับขาอินพุต (A5) ส่วนสวิตช์ (SW) ต่ออยู่ระหว่างขาอินพุตกับกราวด์ (GND) และมีวงจรหลอด LED ต่อขนานเพื่อดูสถานะ

• เมื่อไม่กดสวิตช์ (วงจรเปิด): กระแสไฟฟ้าจาก 5V จะไหลผ่านตัวต้านทาน 10 kΩ เข้าสู่ขา A5 บอร์ดจะอ่านสถานะลอจิกได้เป็น HIGH (1) และกระแสบางส่วนจะไหลผ่านหลอด LED ทำให้ LED สว่าง

• เมื่อกดสวิตช์ (วงจรปิด): กระแสไฟฟ้าจะเลือกไหลไปในทางที่ไม่มีความต้านทาน (ลงกราวด์ผ่านสวิตช์) ทำให้แรงดันที่ขา A5 ถูกดึงลงไปที่ 0V บอร์ดจะอ่านสถานะได้เป็น LOW (0) และกระแสไม่ไหลเข้า LED ทำให้ LED ดับ

ข. แผนผังการต่อวงจรแบบ Pull-down

หลักการคือการ "ดึง" แรงดันไฟฟ้าให้ลงไปที่ 0V (สถานะ LOW) ไว้เป็นค่าเริ่มต้นเมื่อยังไม่กดสวิตช์

• โครงสร้างวงจร: ตัวต้านทาน 10 kΩ ต่ออยู่ระหว่างขาอินพุต (A5) กับกราวด์ (GND) ส่วนสวิตช์ (SW) ต่ออยู่ระหว่างไฟ 5V กับขาอินพุต

• เมื่อไม่กดสวิตช์ (วงจรเปิด): ขาอินพุต A5 จะถูกต่อลงกราวด์ผ่านตัวต้านทาน 10 kΩ บอร์ดจะอ่านสถานะลอจิกได้เป็น LOW (0) ไม่มีกระแสไฟมาจาก 5V ทำให้ LED ดับ

• เมื่อกดสวิตช์ (วงจรปิด): กระแสไฟจาก 5V จะไหลผ่านสวิตช์เข้าสู่ขา A5 โดยตรง บอร์ดจะอ่านสถานะได้เป็น HIGH (1) และกระแสจะไหลผ่านวงจร LED ลงกราวด์ ทำให้ LED สว่าง

วิธีทำกิจกรรม

1. ทำการศึกษาสัญลักษณ์ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ตามแผนผังการการต่อวงจร Pull up และการต่อวงจรแบบ Pull down ในรูปที่ 2.21

2. ทำการต่อวงจรการรับข้อมูลดิจิทัลแบบ Pull up ตามรูปที่ 2.22 แล้วสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น

3. ทำการกดสวิทช์ค้างสวิตช์ค้างไว้แล้วปล่อย แล้วสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น

4. ทำการต่อวงจรการรับข้อมูลดิจิทัลแบบ Pull down ตามรูปที่ 2.23 แล้วสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น

5. ทำการกดสวิทช์ค้างสวิตช์ค้างไว้แล้วปล่อย แล้วสังเกตการณ์เปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้น