
บทที่ 12 ตัวต้านทานไฟฟ้า
ตัวต้านทาน (Resistor) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีคุณสมบัติในการต้านการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้า ทำหน้าที่ลดค่าแรงดันไฟฟ้า และควบคุมปริมาณอัตราการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร ตัวต้านทานมีรูปแบบ และขนาดแตกต่างกันตามลักษณะของการใช้งาน นอกจากนี้ตัวต้านทานที่ผลิตออกมาในปัจจุบันมีมากมายหลายชนิด นำมาใช้ประกอบในวงจรทางด้านไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปอย่างแพร่หลาย ตัวอย่างเช่น เครื่องรับวิทยุ เครื่องขยายเสียง โทรทัศน์ พาวเวอร์ซัพพลาย เป็นต้น
ตัวต้านทานแบบค่าคงที่ (Fixed Resistor)
เป็นตัวความต้านทานที่มีค่าแน่นอน ไม่สามารถแปรเปลี่ยนค่าของตัวมันเองได้ ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่มีหลายประเภท โดยส่วนมากแล้วตัวต้านทานชนิดนี้จะมีชื่อเรียกตามวัสดุที่นำมาสร้าง ได้แก่
1. ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนผสม (Carbon Composition Resistor)
เป็นตัวต้านทานที่ทำมาจากวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นตัวต้านทานผสมกันระหว่างผงคาร์บอน และผงของฉนวน อัตราส่วนผสมของวัสดุทั้งสองชนิดนี้จะทำให้ค่าความต้านทานมีค่ามากน้อยเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับอัตราส่วนผสม ยิ่งอัตราส่วนของคาร์บอนมากขึ้นจะทำให้ความต้านทานยิ่งน้อยลง บริเวณปลายทั้งสองด้านของตัวต้านทานต่อด้วยลวดตัวนำ และบริเวณลำตัวของตัวต้านทานจะฉาบด้วยฉนวน
2. ตัวต้านทานแบบฟิล์มโลหะ (Metal Film Resistor)
เป็นตัวต้านทานที่ทำมาจากแผ่นฟิล์มบางของแก้วและโลหะหลอมเข้าด้วยกันแล้วนำไปเคลือบที่เซรามิก ทำเป็นรูปทรงกระบอก แล้วตัดแผ่นฟิล์มที่เคลือบออกให้ได้ค่าความต้านทานตามที่ต้องการ ขั้นตอนสุดท้ายจะทำการเคลือบด้วยสารอีป๊อกซี (Epoxy) ตัวต้านทานชนิดนี้มีค่าความผิดพลาด 0.1 - 2% ซึ่งถือว่ามีค่าความผิดพลาดน้อยมาก นอกจากนี้ยังทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจากภายนอกได้ดี สัญญาณรบกวนน้อยเมื่อเทียบกับตัวต้านทานชนิดอื่น ๆ
3. ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอน (Carbon Film Resistor)
เป็นตัวต้านทานที่ทำมาจากการฉาบผงคาร์บอนลงบนแท่งเซรามิกซึ่งเป็นฉนวน หลังจากที่ทำการเคลือบแล้ว จะมีการตัดฟิล์มคาร์บอนเป็นเกลียว ขนาดของเกลียวที่สั้นยาว และแคบกว้างจะเป็นตัวกำหนดค่าความต้านทาน ในกรณีที่เคลือบฟิล์มคาร์บอนความเข้มข้นยิ่งสูง ทำให้ได้เป็นผลให้ความต้านทานยิ่งต่ำ ตัวต้านทานแบบฟิล์มโลหะมีค่าความผิดพลาด 5 - 20%
4. ตัวต้านทานแบบไวร์วาวด์ (Wire Wound Resistor)
เป็นตัวต้านทานที่ทำมาจากลวดพันลงบนเส้นลวดรอบแกนเซรามิก พลาสติก หรือไฟเบอร์กลาส ส่วนค่าความต้านทานขึ้นอยู่กับวัสดุ ที่ใช้ทำเป็นลวดตัวนำ ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของแกน และความยาวของลวดตัวนำ ขั้นตอนสุดท้ายจะเคลือบด้วยสารประเภทเซรามิก พลาสติก หรือไฟเบอร์กลาส บริเวณรอบนอกอีกครั้งหนึ่ง ค่าความต้านทานของตัวต้านทานแบบไวร์วาวด์ จะมีค่าต่ำ เพื่อที่จะให้กระแสไหลได้สูง และทนความร้อนได้ดี สามารถระบายความร้อนโดยใช้อากาศถ่ายเทได้
5. ตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มหนา (Thick Film Network Resistor)
เป็นตัวต้านทานที่ทำมาจากเซรามิก กับผงแก้วซินเตอร์ โดยเซรามิกเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ต้านทานจะมีรูปร่างเหมือนกับตัวไอซี ต้านทานแบบหลายขา และต้านทานแบบยึดติดผิว แต่ละรูปแบบแตกต่างกันขึ้นอยู่กับการใช้ จะมีค่าความผิดพลาด 1 -5%
6. ตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มบาง (Thin Film Network Resistor)
เป็นตัวต้านทานที่ทำมาจากเซรามิก กับผงแก้วซินเตอร์ โดยเซรามิกเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า คล้ายกับตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มหนา ต้านทานจะมีรูปร่างเหมือนกับตัวไอซีแบบชิป โดยส่วนใหญ่จะมีขาทั้งหมด 16 ขา จะมีค่าความผิดพลาด 0.1 - 5%
ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ (Variable Resistor)
เป็นตัวต้านทานที่ทำมาจากคาร์บอน เซรามิก หรือพลาสติก ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้มีอยู่หลายแบบ เช่น โพเทนชิโอมิเตอร์ (Potentiometer) หรือโวลลุ่ม (Volume) มีแกนสำหรับหมุนเปลี่ยน เพื่อเพิ่มหรือลดค่าความต้านทาน อีกประเภทหนึ่งเป็นตัวต้านทานที่ไม่มีแกนปรับโดยทั่วไปจะเรียกว่า ทริมเมอร์ (Trimmers ) หรือโวลลุ่มเกือกม้า สามารถนำใช้ในงานจะขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน เช่น ในเครื่องรับวิทยุ, เครื่องเสียงเพื่อปรับลดหรือเพิ่มเสียง, ปรับลดหรือเพิ่มแสงในวงจรหรี่ไฟ
ตัวต้านทานแบบปรับได้ (Adjustable Resistor)
เป็นตัวความต้านทานชนิดแบบไวร์วาวด์ สามารถปรับตำแหน่งตามค่าที่ต้องการได้ โดยบนที่ตัวต้านทานชนิดนี้จะมีปลอกโลหะหลวมอยู่ และสามารถเลื่อนตำแหน่งเพื่อให้ได้ความต้านทานที่ต้องการ โดยใช้สกรูขันยึดปลอกโลหะเพื่อป้องกันการเลื่อนเปลี่ยนตำแหน่ง จะได้เฉพาะค่าใดค่าหนึ่งที่ปรับไว้เท่านั้น
ตัวต้านทานชนิดพิเศษ (Special Resistors)
เป็นตัวต้านทานที่มีคุณสมบัติ และการใช้งานที่แตกต่างจากตัวต้านทานทั่วไป ค่าความต้านทานจะขึ้นอยู่กับชนิดตัวต้านทานที่มีหน้าที่เฉพาะ เช่น สามารถเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานได้ตามอุณหภูมิ หรือ ความเข้มแสงที่มาตกกระทบตัวต้านทานได้
1. เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor)
เป็นตัวต้านทานที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงค่าได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมสามารถแบ่งออกได้ 2 ชนิด คือ
1) เทอร์มิสเตอร์ ชนิด NTC (Negative Temperature Coefficient) เป็นตัวต้านทานที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงค่าได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เทอร์มิสเตอร์จะมีความต้านทานลดลง ถ้าอุณหภูมิต่ำค่าความต้านทานเทอมิสเตอร์จะเพิ่มขึ้น หรือก็คือความต้านทานจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงจะตรงกันข้ามกับอุณหภูมิ
2) เทอร์มิสเตอร์ ชนิด PTC (Positive Temperature Coefficient) เป็นตัวต้านทานที่ความต้านทานเปลี่ยนแปลงค่าได้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อม เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เทอร์มิสเตอร์จะมีความต้านทานเพิ่มขึ้น ถ้าอุณหภูมิต่ำค่าความต้านทานจะลดตามด้วย หรือก็คือความต้านทานจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงตามอุณหภูมิ
2. ตัวต้านทานไวแสง LDR (Light Dependent Resistor)
เป็นตัวต้านทานที่ทำมาจากสารกึ่งตัวนำเซรามิก ประเภทแคดเมียมซัลไฟด์ หรือแคดเมียมซีลิไนด์ ค่าความต้านทานจะเปลี่ยนไปตามความเข้มของแสงที่ตกกระทบลงบริเวณส่วนรับแสง ยิ่งมีแสงตกกระทบมากความต้านทานต่ำยิ่งต่ำ ตัวต้านทานไวแสง หรือเรียกย่อๆว่า LDR จะถูกนำมาใช้ในวงจรของเครื่องมือชนิดต่าง ๆ เช่น เครื่องมือวัดแสงในงานถ่ายภาพ วงจรเปิด-ปิดไฟบนถนนอัตโนมัติ และวงจรที่ใช้แสงเป็นสวิตช์เปิด-ปิดอุปกรณ์ต่างๆ
การอ่านค่าตัวต้านทานแบบมี 4 แถบสี
ตัวต้านทานแบบมี 4 แถบสีนั้นเป็นแบบที่นิยมใช้มากที่สุด โดยจะมีแถบสีระบายเป็นเส้น 4 เส้นรอบตัวต้านทาน โดยค่าตัวเลขของ 2 แถบแรกจะเป็น ค่าสองหลักแรกของความต้านทาน แถบที่ 3 เป็นตัวคูณ และ แถบที่ 4 เป็นค่าความผิดพลาด
|
รหัสสี |
แถบสีที่ 1 |
แถบสีที่ 2 |
แถบสีที่ 3 |
แถบสีที่ 4 |
|
ดำ |
0 |
0 |
1 |
|
|
น้ำตาล |
1 |
1 |
10 |
1%(F) |
|
แดง |
2 |
2 |
100 |
2%(G) |
|
ส้ม |
3 |
3 |
1,000 |
- |
|
เหลือง |
4 |
4 |
10,000 |
- |
|
เขียว |
5 |
5 |
100,000 |
0.5%(D) |
|
น้ำเงิน |
6 |
6 |
1,000,000 |
0.25%(C) |
|
ม่วง |
7 |
7 |
- |
0.1%(B) |
|
เทา |
8 |
8 |
- |
0.05%(A) |
|
ขาว |
9 |
9 |
- |
- |
|
ทอง |
- |
- |
0.1 |
5%(J) |
|
เงิน |
- |
- |
0.01 |
10%(K) |
|
ไม่มีสี |
- |
- |
- |
20%(M) |
ตัวอย่างตัวต้านทาน4แถบ
|
แถบสีที่ |
แถบสีที่ 1 |
แถบสีที่ 2 |
แถบสีที่ 3 |
แถบสีที่ 4 |
|
สี |
น้ำตาล |
เขียว |
แดง |
ทอง |
|
ค่า |
1 |
5 |
100 |
5 % |
อ่านค่ารหัสแถบสีได้ 1500 โอห์ม ค่าผิดพลาด 5 เปอร์เซ็นต์ หรือ 1.5 kโอห์ม ค่าผิดพลาด 5 เปอร์เซ็นต์
การอ่านค่าตัวต้านทานแบบมี 5 แถบสี
ตัวต้านทานแบบมี 5 แถบสีนั้นปกติใช้สำหรับตัวต้านทานที่มีความแม่นยำสูง แถบสี 3 แถบแรกนั้นใช้ระบุค่าความต้านทาน แถบที่ 4 ใช้ระบุค่าตัวคูณ และ แถบที่ 5 ใช้ระบุค่าความผิดพลาด
|
รหัสสี |
แถบสีที่ 1 |
แถบสีที่ 2 |
แถบสีที่ 3 |
แถบสีที่ 4 |
แถบสีที่ 5 |
|
ดำ |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
น้ำตาล |
1 |
1 |
1 |
10 |
1%(F) |
|
แดง |
2 |
2 |
2 |
100 |
2%(G) |
|
ส้ม |
3 |
3 |
3 |
1,000 |
- |
|
เหลือง |
4 |
4 |
4 |
10,000 |
- |
|
เขียว |
5 |
5 |
5 |
100,000 |
0.5%(D) |
|
น้ำเงิน |
6 |
6 |
6 |
1,000,000 |
0.25%(C) |
|
ม่วง |
7 |
7 |
7 |
- |
0.1%(B) |
|
เทา |
8 |
8 |
8 |
- |
0.05%(A) |
|
ขาว |
9 |
9 |
9 |
- |
- |
|
ทอง |
- |
- |
- |
0.1 |
5%(J) |
|
เงิน |
- |
- |
- |
0.01 |
10%(K) |
|
ไม่มีสี |
- |
- |
- |
- |
20%(M) |
ตัวอย่างตัวต้านทาน5แถบสี
|
แถบสีที่ |
แถบสีที่ 1 |
แถบสีที่ 2 |
แถบสีที่ 3 |
แถบสีที่ 4 |
แถบสีที่ 5 |
|
สี |
น้ำตาล |
ดำ |
ดำ |
น้ำตาล |
น้ำตาล |
|
ค่า |
1 |
0 |
0 |
X 10 |
1 % |
อ่านค่ารหัสแถบสีได้ 1000 โอห์ม ค่าผิดพลาด 1 เปอร์เซ็นต์ หรือ 1 kโอห์ม ค่าผิดพลาด 1 เปอร์เซ็นต์
การอ่านค่าตัวต้านทานแบบยึดพื้นผิว (SMD)
ตัวต้านทานแบบประกบผิวหน้า ระบุค่าความต้านทานด้วยรหัสตัวเลข โดยตัวต้านทาน SMT (Surface Mount Technology) ความแม่นยำปกติ จะระบุด้วยรหัสเลข 3 หลัก สองตัวแรกบอกค่าสองหลักแรกของความต้านทาน และ หลักที่ 3 คือค่าเลขยกกำลังของ 10 และตัวต้านทาน SMT ความแม่นยำสูง จะใช้รหัสเลข 4 หลัก โดยที่ 3 หลักแรกบอกค่าสามหลักแรกของความต้านทาน และ หลักที่ 4 คือค่าเลขยกกำลังของ 10 มีอีกกรณีที่ในมีตัว “R” หมายถึง R เป็นตัวแทนจุดทศนิยม
ตัวอย่างเช่น
|
"47" เป็นค่าสองหลักแรกของค่าความต้านทาน คูณด้วย 10 ยกกำลังสอง อ่านค่าได้เท่ากับ 4700โอห์ม หรือ 4.7 kโอห์ม |
|
"4R7" ค่าสามหลักเป็นค่าความต้านทาน โดยที่ตัว R จุดทศนิยม อ่านค่าได้เท่ากับ 4.7โอห์ม |
|
"470" เป็นค่าสามหลักแรกของค่าความต้านทาน คูณด้วย 10 ยกกำลังหนึ่ง อ่านค่าได้เท่ากับ 4700โอห์ม หรือ 4.7 kโอห์ม |