อุปกรณ์พื้นฐานที่นักทดลองวงจรอิเล็กทรอนิกส์รู้จักและใช้งานตั้งแต่วันที่ก้าวเข้าสู่วงการ นี่คือตัวช่วยสำคัญในการเรียนรู้ ทดลอง ทดสอบ และพัฒนาโครงงานต้นแบบ
ในการเรียนรู้ และทดลองวงจร หรือโครงงานอิเล็กทรอนิกส์ การต่อวงจรเพื่อทดสอบการทำงานเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่ง มีวิธีการมากมายในการต้อหรือสร้างวงจรทางฮาร์ดแวร์ขึ้นมา ไม่ว่าจะเป็นการต่อวงจรโดยใช้ปากคีบ การใช้สายไฟมาพันที่ขาอุปกรณ์ การบัดกรีขาอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกันแบบตรงไปตรงมา การใช้แผ่นวงจรพิมพ์เอนกประสงค์ การทำแผ่นวงจรพิมพ์จริงๆ ขึ้นมา หรือการใช้อุปกรณ์
ที่เรียกว่า เบรดบอร์ด (breadboard) หรือเรียกเป็นภาษาไทยว่าแผงต่อวงจร
ทำไมต้องใช้เบรดบอร์ด
การต่อวงจรแบบชั่วคราวหรือการทดลองวงจรขั้นต้น รวมถึงการทำต้นแบบ สิ่งที่นักออกแบบหรือนักทดลอง
ต้องการคือ ความยืดหยุ่นในการเปลี่ยนอุปกรณ์ การปลดและต่อสายสัญญาณที่สะดวกรวดเร็ว ในขณะที่ยังคงเชื่อถือได้ในความแน่นหนาของจุดต่อสัญญาณต่างๆ จากความต้องการดังกล่าวนั่นเอง ทำให้เบรดบอร์ดเป็นทางเลือกที่ดี เนื่องจาก
1. รองรับการต่อร่วมกันของขาอุปกรณ์ เนื่องจากบนเบรดบอร์ดมีจุดต่อจำนวนมากและมีการจัดเรียงที่เป็นระเบียบ ทำให้ง่ายต่อการต่อวงจร และตรวจสอบ
2. การถอดเปลี่ยนอุปกรณ์ทำได้ง่าย อุปกรณ์มีความเสียหายจากการถอดเปลี่ยนน้อยมาก
3. การเปลี่ยนจุดต่อสัญญาณทำได้ง่ายมาก เพียงดึงสายออกจากจุดต่อ แล้วเปลี่ยนตำแหน่งได้ในทันที
4. จุดต่อมีความแน่นหนาเพียงพอ ไม่หลุดง่าย ทำให้ลดปัญหาการเชื่อมต่อของสัญญาณได้
5. สามารถขยายพื้นที่ของการต่อวงจรได้ง่าย หากเป็นอนุกรมเดียวกันสามารถประกอบต่อกันทั้งทางด้านกว้างและด้านยาว
6. ในเบรดบอร์ดที่มีขนาดมากกว่า 200 จุดต่อ จะมีการพิมพ์ตำแหน่งพิกัดของจุดต่อต่างๆ ทำให้สามารถกำหนดตำแหน่งการต่อวงจรได้อย่างสะดวก ตรวจสอบง่าย
ในรูปที่ 1 แสดงหน้าตาของเบรดบอร์ดขนาดต่างๆ สั่งซื้อออนไลน์ได้จากลิงก์ด้านล่าง
สั่งซื้อเบรดบอร์ดขนาด 170 จุด
สั่งซื้อเบรดบอร์ดขนาด 390 จุด
โครงสร้างของเบรดบอร์ด
เบรดบอร์ด (breadboard) หรือ แผงต่อวงจร เป็นแผงพลาสติกที่มีการจัดแบ่งเป็นกลุ่ม โดยภายในแต่ละกลุ่มบรรจุแผงโลหะตัวนำปลอดสนิม แล้วทำการเจาะรูบนแผงพลาสติกนั้น เพื่อให้สามารถนำสายไฟขนาดเล็กเสียบเข้าไปสัมผัสกับแผงโลหะ ในขณะเดียวกันแผงโลหะดังกล่าวก็จะทำการบีบสายไฟนั้นให้แน่นอยู่กับที่ เมื่อผู้ใช้งานต้องการปลดสายไฟออกก็เพียงออกแรงดึงเล็กน้อย หน้าสัมผัสของแผงโลหะก็จะคลายออก ทำให้สายไฟสามารถหลุดออกจากจุดต่อนั้นได้ ในรูปที่ 2 แสดงลักษณะภายนอกและโครงสร้างภายในของเบรดบอร์ด
รูปที่ 2 แสดงลักษณะภายนอกและโครงสร้างภายในของเบรดบอร์ด
รูปที่ 3 แสดงการเชื่อมต่อของเบรดบอร์ดขนาดต่างๆ
ในรูปที่ 3 แสดงการเชี่อมต่อของจุดต่ออุปกรณ์ของเบรดบอร์ด 3 ขนาดที่ได้รับความนิยมในเมืองไทย จะเห็นได้ว่า แผงต่อวงจรแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ กลุ่มที่มีการต่อถึงกันในแนวตั้ง ซึ่งมีด้วยกัน 5 จุดต่อในหนึ่งกลุ่มย่อย และกลุ่มที่ต่อถึงกันในแนวนอน (จะมีเฉพาะในเบรดบอร์ดที่มีจำนวนจุดต่อมากกว่า 200 จุด) กลุ่มหลังนี้จะได้รับการจัดวางให้อยู่ในบริเวณขอบบนและล่างของแผงต่อวงจร มีด้วย กัน 2 แถวยาวต่อหนึ่งด้าน รวม 4 แถว ในบางรุ่นอาจจะมีการแบ่งเป็น 2 ส่วน ดังนั้นในการใช้งานหากต้องการให้แถวยาวแต่ละแถวต่อถึงกันจากซ็ายไปขวาต้องใช้สายไฟเชื่อมต่อระหว่างจุดแบ่งของแต่ละแถวด้วย ซึ่งเพื่อความแน่ใจอาจใช้มัลติมิเตอร์ตรวจสอบการเชื่อมต่อของแต่ละแถวก่อนการใช้งาน
ในเบรดบอร์ดที่มีจำนวนจุดต่อมากว่า 200 จุด จะมีการพิมพ์ตำแหน่งพิกัดในแนวตั้งและนอนด้วย โดยในแนวตั้ง 5 จุดต่อทั้งสองฝั่งมักจะกำหนดพิกัดเป็นตัวอักษร A ถึง E ในฝั่งหนึ่ง และ F ถึง J ในอีกฝั่งหนึ่ง ส่วนแนวนอนเป็นตัวเลข
เกี่ยวกับสายต่อวงจร
สายไฟหรือสายต่อวงจรที่เหมาะกับเบรดบอร์ดนั้น ควรเป็นสายทองแดงเดี่ยวที่ได้รับการชุบด้วยนิเกิลหรือเงิน มีความแข็งแรงพอสมควร สามารถดัดหรือตัดได้ง่าย มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 มิลลิเมตร หรือใช้สายเบอร์ 22AWG ดังแสดงในรูปที่ 4 ทั้งนี้หากใช้สายที่มีขนาดใหญ่กว่านี้จะทำให้แผงโลหะของแผงต่อวงจรหลวม ไม่สามารถบีบจับสายไฟได้อีก
รูปที่ 4 ตัวอย่างของสายต่อวงจร
ในปัจจุบันมีผู้ผลิตสายสำหรับเสียบต่อวงจรบนเบรดบอร์ดโดยเฉพาะ โดยทำจากสายไฟอ่อนบัดกรีเข้ากับขาตัวนำที่มีความแข็ง (คล้ายๆ กับขาคอนเน็กเตอร์) แล้วหุ้มจุดเชื่อมต่อด้วยท่อหดเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและป้องกันการหักงอ
ไม่แนะนำให้ใช้สายโทรศัพท์ที่เป็นทองแดงล้วนๆ เนื่องจากสายเหล่านั้นมีการอาบน้ำยากันสนิม หากนำมาใช้ต่อวงจรทันที อาจทำให้วงจรไม่ทำงาน เพราะน้ำยาที่เคลือบลวดทองแดงอยู่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านไปได้ หากต้องนำมาใช้จริงๆ ควรใช้มีดขูดน้ำยาที่เคลือบอยู่ออกเสียก่อน แต่นั่นเท่ากับว่า ได้ทำลายฉนวนป้องกันสนิมของลวดทองแดงไปแล้ว หากใช้ไปสักระยะหนึ่งก็จะเกิดสนิมที่สายต่อวงจรนั้น เมื่อนำมาใช้งานก็อาจทำให้วงจรที่ทำการต่อนั้นไม่ทำงานได้
การต่อวงจรและการวางอุปกรณ์บนแผงต่อวงจร
ในรูปที่ 5 เป็นการตัวอย่างการเตรียมสายต่อวงจรและดัดขาอุปกรณ์เพื่อเตรียมติดตั้งลงบนเบรดบอร์ด การต่อวงจรที่ดีควรจัดให้เป็นระเบียบ ตรวจสอบได้ง่าย ใช้สายต่อวงจรในปริมาณที่เหมาะสม ควรต่อวงจรในลักษณะไล่จากซ้ายไปขวา และจากบนลงล่าง โดยกำหนดให้อินพุตของวงจรอยู่ทางซ้ายหรือทางตอนล่าง ส่วนเอาต์พุตอยู่ทางขวาหรือตอนบน ทั้งนี้เพื่อให้ง่ายต่อการตรวจสอบในกรณีที่ต่อวงจรแล้ววงจรไม่ทำงาน และช่วยในการแก้ไขในกรณีที่ต้องดัดแปลงวงจรบางส่วน ทำให้ไม่ต้องรื้อวงจรแล้วต่อใหม่ทั้งหมด
รูปที่ 5 ตัวอย่างการเตรียมสายต่อวงจรและดัดขาอุปกรณ์เพื่อเสียบลงบนเบรดบอร์ด
ในรูปที่ 6 เป็นตัวอย่างการต่อวงจรบนเบรดบอร์ดจากวงจรที่ต้องการทดลอง
รูปที่ 6 ขั้นตอนการต่ออุปกรณ์บนเบรดบอร์ดเพื่อสร้างวงจรตามที่กำหนด
