แสดงบทความที่มีป้ายกำกับ Vacuum tube แสดงบทความทั้งหมด
แสดงบทความที่มีป้ายกำกับ Vacuum tube แสดงบทความทั้งหมด

วันศุกร์ที่ 21 พฤษภาคม พ.ศ. 2553

ข้อดีของทรานซิสเตอร์เมื่อเทียบกับหลอดสูญญากาศ

ทรานซิสเตอร์ทั้ง 2 ชนิด (NPN และ PNP) เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่อิเล้กทรอนิกส์ประเภทที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) เหมือนกับไดโอด (Diode) เพราะฉนั้น กล่าวโดยสรุปจึงมีคุณสมบัติที่ดีเด่นกว่าหลอดสูญญากาศหลายประการเช่น




  • มีขนาดเล็กกว่า สามารถบรรจุลงในที่แคบ ๆ ได้
  • มีน้ำหนักเบา ตกไม่แตก จึงทำให้ทนต่อการสั่นสะเทือน และกระแทกแรง ๆ ได้
  • ใช้งานได้กับแรงดันไฟฟ้าขนาดต่าง ๆ เช่น 3 โวลต์ เป็นอย่างต่ำ และ 70 โวลต์เป็นอย่างสูง
  • ไม่ต้อง Warm Up หรือ อุ่นเครื่อง เพราะทรานซิสเตอร์ไม่มีการจุดไส้หลอดเหมือนหลอดสูญญากาศ เมื่อเปิดสวิช สามารถใช้งานได้ทันที
  • มีอายุการใช้งานได้นาน สามารถใช้ได้เป็นสิบ ๆ ปี โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงแต่อย่างใด
  • กินไฟน้อย แต่มีประสิทธิภาพดี และยังมีความเชื่อถือได้สูง หมายถึงไว้ใจได้ในการใช้งาน
  • ไม่ค่อยมีเสียงรบกวน เช่นเสียงฮัม (Hum) เหมือนหลอดสูญญากาศ
แต่อย่างไรก็ดีทรานซิสเตอร์ก็มีข้อเสียอยู่บ้าง เช่น

  • ไม่สามารถใช้กับแรงดันไฟสูง ๆ ได้ จะต้องมีการปรับแรงดันไฟให้เหมาะสม
  • ไม่สามารถใช้กับกำลังไฟฟ้าที่สูง ๆ ได้
  • เสถียรภาพไม่ดีเมื่อทำงานกับความร้อน ถ้าร้อนมาก ๆ จะใช้งานไม่ได้ ฉะนั้น จึงต้องมีการระบายความร้อนเสมอ

วันพฤหัสบดีที่ 20 พฤษภาคม พ.ศ. 2553

หลอดสูญญากาศที่ขึ้นต้นด้วย 3CX, 4CX และ 5CX

หลอดสูญญากาศที่ขึ้นต้นด้วย 3CX และ 4CX

ตัวแรกจะบอกถึงชนิดของหลอด
  • 3 คือหลอด Triode
  • 4 คือหลอด Tetrode
  • 5 คือหลอด Pentodes


4CX8000A



3CX1500A



5CX 3000A



4CV50,000E (ระบายความร้อนด้วยไอน้ำ (Vapor cooling))

ตัวอักษร C หมายถึงโครงสร้างเป็น Ceramic/metal
ตัวอักษร X หมายถึงการระบายความร้อนด้วยอากาศ ตัว W หมายถึงระบายความร้อนด้วยน้ำ (Water)
ตัวอักษร V หมายถึงการระบายความร้อนด้วยไอน้ำ (Vapor cooling)
ตัวเลขด้านหลังเป็นจำนวนวัตต์ เช่นหลอด 4CX250 เป็นหลอด Tetrode แบบ Ceramic ระบายความร้อนด้วยอากาศ ขนาด 250 วัตต์




4CW10,000A (ระบายความร้อนด้วยน้ำ)

การแบ่งประเภทของหลอดสูญญากาศ

บทความ ต่อไปนี้มาจาก "หนังสือคู่มือนักวิทยุสมัคร เพื่อไปสอบ พนักงานวิทยุสมัครเล่นขั้นกลาง " แก้ไขบางส่วนเพื่อความถูกต้องโดย HS8JYX

การแบ่งประเภทหของหลอดสูญญากาศ จะแบ่งต่ามจำนวนขั้ว (Electrod) ใช้งานของหลอดสูญญากาศนั้น ๆ

1. หลอดไดโอด (Diode Tube) เป็นหลอดสูญญากาศแบบง่าย ๆ ก็คือ หลอดแบบ 2 ขั้ว ประกอบด้วย
  • แคโถด เป็นพื้นผิวให้ความร้อนหรือใส้หลอด (Filament)
  • เพลต หรือ แอโนด กระแสที่ไหลจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและระยะห่างระหว่างเพลตและแอโนด


การใช้งาน ถ้าอุณหภูมิของความร้อนที่แคโถดสูงขึ้น กระแสจะเพิ่มขึ้นด้วย แต่ ณ จุดหนึ่งแม้ว่าจะเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้น กระแสจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไป จุดนี้เรียกว่าจุดอิ่มตัว หรือ Saturation Point

หลอดไดโอด มีประโยชน์หลากหลายในการทำหน้าที่เป็นหลอดเรียงกระแส (Rectifier) สำหรับแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current) เป็นไฟกระแสตรงที่มีแรงดันสูง ๆ (High Voltage)


ตารางแสดงหลอดประเภทต่าง ๆ


2 ขั้วเรียกว่า หลอด Diode
3 ขั้วเรียกว่า หลอด Triode
4 ขั้วเรียกว่า หลอด Tretode
5 ขั้วเรียกว่า หลอด Pentode
6 ขั้วเรียกว่า หลอด Hexode
7 ขั้วเรียกว่า หลอด Heptode
8 ขั้วเรียกว่า หลอด Octode

2. หลอดไตรโอด การไหลของอิเล็กตรอน จากแคโถดไปยังแอโนดจะถูกควบคุมถ้าใส่ขั้ว Electrode เพิ่มขึ้นไปอีก 1 ขั้ว ระหว่างแคโถดและแอโนด ขั้วที่ใส่เพิ่มนี้เรียกว่า "กริด" (Grid)



การไหลของอิเล็กตรอน จะเปลี่ยนไปตามค่าศักดาไฟฟ้าที่กริด ของหลอดไตรโอด ซึ่งหลอดแบบนี้จะมีขั้ว 3 ขั้วคือ

  • คาโถด
  • กริด
  • เพลต หรือ แอโนด

หลอดไตรโอดมีประโยชน์ ในการทำหน้าที่เป็น หลอดขยายสัญญาณ โดยกริดจะต้องมีศักดาไฟฟ้าเป็นลบ (Grid Bias)

วันพุธที่ 19 พฤษภาคม พ.ศ. 2553

ประจุไฟฟ้า อวกาศ - Space Charge

บทความนี้ต่อจากบทความก่อนหน้า

บทความ ต่อไปนี้มาจาก "หนังสือคู่มือนักวิทยุสมัคร เพื่อไปสอบ พนักงานวิทยุสมัครเล่นขั้นกลาง " แก้ไขบางส่วนเพื่อความถูกต้องโดย HS8JYX

ประจุไฟฟ้า อวกาศ - Space Charge

ลักษณะการเดินทางของอิเล็กตอนจากแคโถดไปยังเพลตจะทำให้ประจุคล้ายกลุ่มเมฆในอวกาศ ระหว่างแคโถดและเพลต เมื่อกลุ่มเหล่านี้รวมตัวเข้ากับประจุไฟฟ้า เราเรียกรวมประจุที่รวมตัวกันนี้ว่าประจุไฟฟ้าอวกาศ หรือ Space Charge เนื่องจากขั้วประจุไฟฟ้าอวกาศและอิเล็กตรอนมีขั้วเหมือนกันจึงผลักดันกัน ดังนั้นจึงผลักดันให้อิเล็กตรอนถูกปล่อยจากคาโถด อย่างไรก็ดีถ้าเพลตมีศักดาไฟฟ้าสูงประจุไฟฟ้าในอวกาศจะเกิดขึ้นตามมา ขณะที่ศักดาไฟฟ้าที่เพลตเริ่มสูงขึ้น การไหลของอิเล็กตรอนหรือกระแสเพิ่มขึ้นและจะเพิ่มขึ้นสูงสุด ณ จุดที่การหน่วงเหนี่ยวซึ่งกันและกันระหว่างโมเลกุลของก๊าชและอิเล็กตรอนหักล้างกันพอดี หรือเรียกว่า นิวทัลไลต์ (Neutralized) ณ จุดนี้การไหลของอิเล็กตรอนจะไม่มีทางเพิ่มขึ้นได้อีก เว้นแต่จะเพิ่มขึ้นโดยการเพิ่มอุณหภูมิที่แคโถดเพียงอย่างเดียวเท่านั้น

4.แคโถด (Cathode) แม้ว่ารูปแบบของแคโถดในหลอดสูญญากาศจะมีความแตกต่างกันอยู่บ้าง ความแตกต่างเหล่านี้ส่วนใหญ่จะมีเฉพาะเรื่องระบบการปล่อยอิเล็กตรอนด้วยความร้อนที่เรียกว่า การเทอร์ไมออนนิค อิมิชชั่นเท่านั้น

แบบล่าสุดของการ
เทอร์ไมออนนิค อิมิชชั่น คือ ไบรท์ อิมิเตอร์ (Bright Emitter) ซึ่งประกอบด้วยลวดทังสเตน (Tungsten) บริสุทธิ์เป็นตัวให้ความร้อนที่อุญภูมิสูง 2,500 -2,600 องศาเคลวิล ซึ่งจะให้พลังความร้อนได้ประมาณ 4-40 มิลิแอมป์ ต่อวัตต์

ไบรท์อิมิเตอร์ ยังคงใช้ง่นอยู่ในหลอดเครื่องส่งกำลังสูง สำหรับเครื่องส่งวิทยุกระจายเสียง ส่วนวงการวิทยุสมัครเล่นใช้หลอดไดโอด เพียงเป็น Noise Generator เท่านั้น

5.เพลต (Plate) หรือแอโนด (Anode) เพลตเป็นขั้วหนึ่งของหลอดสูญญากาศมีลุกษณะเป็นทรงรูปกระบอกอยู่ชั้นบอกสุดของขั้วอื่น ๆ เพื่อรองรับการไหลของอิเล็กตรอนจากแคโถดให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ แม้ว่าบางครั้งการไหลของอิเล็กตรอนจะถูกควบคุมโดยกริด ซึ่งวางคั่นเป็นอีกขั้วหนึ่งระหว่างแคโถดและเพลตก็ตาม



ตามปกติวัสดุที่นำมาทำเพลตได้แก่ นิคเกิ้ล (
Nickel) หรือเหล็กเคลือบสีดำ เพื่อเพิ่มพื้นที่ให้ความร้อน การระบายความร้อนที่เกิดจากการแผ่รังสีออกมาของเพลตก็คือ การทำให้ความร้อนกระจายไปทั่วพื้นผิวของแก้วครอบหลอด หรือบางกรณี การระบายความร้อนอาจจะทำได้โดยการวางหลอดแก้วไว้ชิดกับโลหะระบายความร้อนซึ่งติดตั้งอยู่บนแท่นเครื่องคล้ายกับ Heat Sink ก็ได้

หลอดที่ให้กำลังสูง ซึ่งติดตั้งเพลตไว้นอกหลอดต้องระบายความร้อนโดยตรงด้วยลม ของเหล็ว Heat Sink หรืออย่างใดอย่างหนึ่ง





6. กริด (Grid) การไหลของอิเล็กตรอนจากแคโถดไปยังเพลต อาจควบคุมได้ด้วยการเพิ่มขั้ว (Electrode) ระหว่างแคโถดและเพลตขึ้นอีก 1 หรือ 2 ขั้วก็ได้ ขั้วที่เพิ่มมานี้เรียกว่า กริด การเพิ่ม 1 หรือ 2 ขั้วขึ้นอยู่กับประเภทของการใช้งานของหลอดประเภทนั้น ๆ

หลอดมัลติอิเล็กโทรด หรือหลอดแบบผสม (Multi Element Tubes)

เป็นหลอดที่รวมเอาส่วนประกอบภายใน (Electrode) ของแต่ละหลอด ตั้งแต่ 2 หลอดขึ้นไป มารวมเป็นหลอดเดียวกันแล้วตั้งชื่อตามชนิดของหลอดที่เอามารวมกันนั้น เช่นเอาหลอดไดโอด 2 หลอดมารวมกัน เรียกว่าหลอดทวินไดโอด (Twin - Diode) หรือไตรโอด 2 หลอดรวมกันเรียกว่า หลอดทวินไตรโอด (Twin - Triode) เป็นต้น




ตัวอย่างหลอดที่กล่าวมาแล้ว แม้ว่าหลอดหลายชนิดจะมารวมอยู่ในหลอดเดียวกัน แต่หลักการทำงานก็เป็นไปตามหลักการเดิมข้างต้นที่เคยกล่าวมาแล้ว

วันอังคารที่ 18 พฤษภาคม พ.ศ. 2553

โครงสร้างและหลักการทำงานของหลอดสูญญากาศ Vacuum tube

นับตั้งแต่เอดิสัน (Thomas Edison) ได้ประดิษฐ์ หลอดไฟฟ้าสำเร็จ และพัฒนาคุณภาพของหลอดไฟเรื่อย ๆ มาตั้งแต่ พ.ศ .2449 นั้นกิจการความก้าวหน้าทางด้านวิทยุก็ได้เจริญขึ้นตามลำดับ จนกระทั่ง เฟลมมิ่ง และฟอเรสต์ ชาวอเมริกัน ได้พัฒนาหลอกวิทยุของเอดิสันให้มีคุณภาพและประสิทธิภาพดียิ่งขึ้น ที่เรียกว่าหลอด 3 ขาหรือหลอดไตรโอด จนใช้สร้างเครื่องรับส่งวิทยุได้



อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันนี้หลอดวิทยุหรือหลอดสูญญากาศ (Vacuum tube บางพื้นที่เรียกว่า electron tube) ได้ลดความสำคัญไปมาก ไม่ค่อยจะปรากฏการนำไปใช้กับเครื่องรับวิทยุขนาดเล็ก ๆ จะมีก็เป็นในเครื่องส่งวิทยุกำลังสูง ๆ เพราะเหตุว่า มีสิ่งประดิษฐ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ ที่มีเทคโนโลยีก้าวหน้ากว่ามาทดแทน เช่น ทรานซิสเตอร์ ไอซี เป็นต้น สิ่งประดิษฐ์เหล่านี้สามารถทำให้เท่าเทียมหรือดีกว่าหลอดวิทยุมาก



ในที่นี้เราจะศึกษษถึงโครงสร้างพื้นฐานของหลอดสูญญากาศ ตลอดจนหลักการทำงานแบบคร่าว ๆ ของหลอดไดโอด (Diode Tube) หลอดไตรโอด (Triode Tube) หลอดเททโทรด (Tetrode Tube)

หลอดไดโอด (Diode Tube)

หลอดไดโอดเป็นหลอดพื้นฐานเบื้องต้น ในการศึกษาการทำงานของหลอดสุญญากาศ ส่วนประกอบภายนอกเป็นหลอดแก้ว โดยที่ภายในเป็นสูญญากาศ ส่วนประกอบภายในจะประกอบด้วยขั้วโลหะ 2 ขั้ว คือ แคโทด (Cathode) และเพลท (Plate) หรืออาจจะเรียกว่า แอโนด (Anode) ซึ่งไม่นับรวมถึงไส้หลอดอีก 2 ขั้วดังภาพโครงสร้างที่แสดงไว้




ภาพโครงสร้างของหลอดไดโอด

การทำงานของหลอดไดโอด

เพลท (Plate)
หรือขั้วแอโนด (Anode) คือขั้วที่รับอิเล็กตรอนที่ปล่อยโดยแคโทด (Cathode) เมื่อแคโทดได้รับความร้อนมาก ๆ (ความร้อนนี้เกิดจากไส้หลอด) อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นบริเวณแผ่นผิวโลหะของแคโทด จะมีพลังงานมากพอที่จะกระโดออกจากแผ่นแคโทดได้ ถ้ามีสนามไฟฟ้ามาเหนียวนำ อิเล็กตรอนก็พร้อมที่จะเคลื่อนที่ผ่านสูญญากาศไปยังเพลตได้ ดังนั้นจะเห็นว่า แคโทด (K) จะทำหน้าที่ปล่อยอิเล็กตรอน และเพลต (P) จะทำหน้าที่รับอิเล็กตรอน



รูปสัญลักษณ์ของหลอดไดโอด

การให้ความร้อนกับแคโทดทำได้ 2 วิธีคือ

1. การให้ความร้อนโดยตรงกับแคโทด (
Direct heating) ทำได้โดยการให้กระแสไหลผ่านแคโทดจนแดง ในกรณีนี้ แคโทดจะเป็นไส้หลอดไปในตัว

2. การให้ความร้อนโดยอ้อม (
indirect heating) หมายถึง ให้กระแสไหลผ่านไส้หลอด เพื่อเผาแคโทดให้แคโทดร้อนแดง อีกทีหนึ่ง ซึ่งเป็นวิธีที่นิยมมากกว่าแบบแรก (สามารถลดสัญญาณรบกวน หรือเสียง Hum ได้ในกรณีใช้ไฟฟ้ากระแสสลับจุดไส้หลอด)

Link ::http://www.hs8jyx.com