บทที่ 2 ตัวต้านทาน

ตัวต้านทาน

          ตัวต้านทาน หรือชื่อภาษาอังกฤษ Resistor เป็นอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นมาเพื่อใช้ต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าซึ่งมีใช้มากในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ปัจจุบัน
โดยนักอิเล็กทรอนิกส์จะเรียกสั้นๆว่า ตัวอาร์ R มาจากคำว่า Resister มีคุณสมบัติในการกำหนดการไหลของกระแสไฟฟ้า และสามารถใช้ลดแรงดันได้(วงจรแบ่งแรงดัน)  โดยสามารถใช้ได้ทั้ง แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง และแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 

รูปที่1.1 สัญลักษณ์ของตัวต้านทาน

หน่วยของความต้านทาน 

          
          หน่วยของความต้านทาน หรือชื่อภาษาอังกฤษ เรียกว่า Resistance ถูกกำหนดให้มีหน่วยเรียกเป็น Ω โอห์ม (มากจากชื่อของนักวิทยาศาสตร์(ท่านเกออร์ค ซีม็อน โอห์ม)ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ผู้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้ากับความต้านทานไฟฟ้า และเป็นผู้คิดค้นการคำนวณหาความต้านทานของเส้นลวดนำไฟฟ้าที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่า กฎของโอห์ม)เขียนแทนด้วยเครื่องหมายอักษรกรีกโบราณ คือ Ω ซึ่งได้จากค่ามาตรฐาน โดยการเอาแรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์ ต่อกับความต้านทาน 1 โอห์ม และทำให้มีกระแสไหลในวงจร 1 แอมแปร์ ประกอบด้วย หน่วยค่าความต้านทานต่าง ๆ ดังนี้
                      
                    1000 Ωโอห์ม เท่ากับ 1 kΩ กิโลโอห์ม 
                    1000 kΩ กิโลโอห์ม เท่ากับ 1 MΩ เมกกะโอห์ม                     

                    ตัวต้านทานชนิดพิเศษ 
                    0.01 Ωโอห์ม เท่ากับ 10 mΩ มิลลิโอห์ม 
      
**ตัวต้านทาน มีค่าความสามารถในการทนกำลังไฟฟ้ามีหน่วยเป็น วัตต์ (Watt) เขียนแทนด้วย W

ชนิดของตัวต้านทาน

          โดยในบทความนี้จะพูดถึงตัวต้านทานอยู่ 2 ประเภทที่นิยมใช้กันมาก คือ
          1.1  ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอน

          1.2  ตัวต้านทานแบบ SMD

1.1  ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอน

          ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอน (Carbon film Resistors) ตัวต้านทานชนิดนี้ทำได้โดยการฉาบหมึกคาร์บอน (ซึ่งเป็นตัวสร้างความต้านทาน) ลงบนแท่งเซรามิค แล้วจึงนำไปเผา เพื่อให้เกิดเป็นแผ่นฟิล์มคาร์บอนขึ้นมา หรืออาจจะมีเทคนิคอื่น ๆ ในการผลิตฟิล์มคาร์บอนก็ได้ เมื่อได้แผ่นฟิล์มที่เคลือบอยู่บนแกนเซรามิคแล้ว จึงต่อขาโลหะที่จุดขั้วสัมผัสที่ปลายขาทั้ง 2 ของฟิล์มคาร์บอน ออกมาใช้งาน และตัวต้านทานนี้จะถูกปรับให้มีค่าเที่ยงตรง เสร็จแล้วจึงฉาบด้วยสารที่เป็นฉนวน  ข้อดีของตัวความต้านทานชนิดนี้คือ ราคาจะถูก แต่ไม่มีความสามารถในการทนต่อแรงดันกระชาก ปัจจุบันยังพอเห็นได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่ เช่น เครื่องขยายเสียง เครื่องส่ง(บางรุ่น) อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ขนาดใหญ่ เป็นต้นครับ

ตัวอย่างตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอน

1.2  ตัวต้านทานแบบ SMD 

          ตัวต้านทานแบบ SMD  จะระบุค่าความต้านทานด้วยรหัสตัวเลข โดยค่าความคลาดเคลื่อนทั่วไป(5%) จะระบุด้วยรหัสเลข 3 หลัก โดยสองหลักแรกคือตัวเลขบอกค่าของความต้านทาน และ หลักที่ 3 คือค่าเลขยกกำลังของ 10 ตัวอย่างเช่น “562” หมายถึง “56” เป็นค่าสองหลักแรกของค่าความต้านทาน ส่วนหลักที่สาม "2" คือตัวเลขยกกำลังของ 10 ก็จะได้ 100 เป็นตัวเอาไปคูณสองหลักแรกคือ 56X100=5600Ω　หรือ 5.6kΩ ส่วนตัวต้านทาน SMD แบบค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ(1%,0.5%) จะใช้รหัสเลข 4 หลัก โดยที่ 3 หลักแรกคือตัวเลขบอกค่าของความต้านทาน และ หลักที่ 4 คือค่าเลขยกกำลังของ 10 ตัวอย่างเช่น “5602” หมายถึง “560” เป็นค่าสามหลักแรกของค่าความต้านทาน ส่วนหลักที่สี่ "2" คือตัวเลขยกกำลังของ 10 ก็จะได้ 100 เป็นตัวเอาไปคูณสามหลักแรกคือ 560X100=56000Ω หรือ 56kΩ เป็นต้น ดังตัวอย่างรูปด้านล่าง

ตัวอย่างตัวต้านทานแบบ SMD

กำลังวัตต์

          ตัวต้านทานมีหลายชนิดและหลายขนาดให้เลือกใช้ ตั้งแต่ 1/16 วัตต์ ไปจนถึงหลาย 10W ขึ้นอยู่กับวงจรที่เรานำไปใช้งาน เช่น วงจรไบอัสกระแสให้ทรานซิสเตอร์ หรือ มอสเฟต อาจจะใช้ค่ากำลังต่ำๆ เช่น 1/16W , 1/8W , 1/4W เป็นต้น แต่หากในไปใช้พวกวงจรที่เป็นโหลด หรือ วงจรฟิวส์ที่ใช้ตัวต้าน(พวกเพาเวอร์แอมป์ , วงจรควบคุมมอเตอร์) ในการออกแบบวงจรทุกครั้งต้องคำนึกถึงตรงจุดนี้เสมอ หากเราใช้ค่า กำลังวัตต์มากเกินไปก็จะให้ให้ตัวต้านทาน เกิดความเสียหาย รวมไปถึงวงจรส่วนอื่นๆอาจเกิดความเสียหายไปด้วยโดยการใช้งานวงจรตัวต้านทานจะขอกล่าวในบทของทรานซิสเตอร์ และวงจรอื่นๆเพื่อให้ง่ายต่อการเข้าใจ ในบทความนี้จะพูดรวมๆเพียงว่าตัวต้านทานคืออะไร

**ในการนำไปใช้งานเราควรคำนึงถึงค่าความคลาดเคลื่อนของตัวต้านทานด้วยเสมอควรนำมาเป็นส่วนหนึ่งในการคำนวนตอนที่เราออกแบบ เนื่องจากที่ผมเคยประสบพบมาคือเมื่อเราคำนวณค่าในวงจรที่เราออกแบบแล้ว เราไม่คำนึงถึงค่าความคลาดเคลื่อนอาจส่งผลให้งานที่เราทำออกมามีคุณภาพที่แตกต่างกันมากเกินไปอยู่เหนือการควบคุม จนถึงขั้นบางตัวอาจใช้งานไม่ได้เลยทีเดียว อย่างไรก็ตามการคำนวณต่างๆยังมีองค์ประกอบส่วนอื่นๆอีกมากซึ่งผมจะขอกล่าวในบทความต่อๆไป

ขอขอบคุณภาพและข้อมูลอ้างอิงจาก

http://www.psptech.co.th

www.resistorguid.com

อ้างอิงจากหน่วยพื้นฐานในระบบ SI 

บทความโดย Pomtep Narak
2019/02/24