การทดลองตรวจวัดเวลาครึ่งชีวิตของวงจรอาร์ซี โดยอาศัยโปรแกรม TINKERCAD
คำสำคัญ:
วงจรอาร์ซี, โปรแกรม Tinkercad , เวลาครึ่งชีวิต , การตรวจวัดค่าความจุไฟฟ้า , ผลตอบสนองธรรมชาติบทคัดย่อ
บทความวิจัยนี้นำเสนอการประยุกใช้โปรแกรม Tinkercad (โปรแกรมย่อยส่วน Circuits) สำหรับตรวจสอบคุณสมบัติการทำงานของวงจรอาร์ซี (RC-Circuit) ทั้งนี้ได้มุ่งความสนใจที่ผลตอบสนองภาวะชั่วครู่ของวงจรโดยอาศัยเวลาอ้างอิงภายในโปรแกรมสำหรับการจับเวลาในการทดลอง ภายในบทความได้แบ่งการทดลองออกเป็นสามตอน โดยการทดลองตอนที่ 1 เป็นการตรวจวัดค่าแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุเปรียบเทียบกับค่าเวลาและค่าความจุไฟ้ฟ้าที่ใช้ ทั้งนี้เพื่อเป็นการยืนยันถึงคุณสมบัติการเปลี่ยนแปลงแบบเป็นฟังก์ชันเอกซ์โพเนนเชียลของค่าแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ การทดลองตอนที่ 2 เป็นการตรวจวัดค่าเวลาครึ่งชีวิตของวงจรเปรียบเทียบกับค่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายและค่าความจุไฟฟ้าที่ใช้ เพื่อเป็นการยืนยันว่าขนาดของแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นของตัวเก็บประจุไม่มีผลต่อค่าเวลาครึ่งชีวิตของวงจร และการทดลองตอนที่ 3 เป็นการตรวจวัดค่าเวลาครึ่งชีวิตของวงจรเพื่อวิเคราะห์หาค่าความจุไฟฟ้า ทั้งนี้อาศัยการแปรค่าความต้านทานในวงจร ตามด้วยการนำค่าความชันของเส้นกราฟระหว่างค่าเวลาครึ่งชีวิตกับค่าความต้านทานมาใช้คำนวณหาค่าความจุไฟฟ้า ซึ่งผลการทดลองทั้งสามตอนสอดคล้องกับทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง โดยที่ผลการทดลองตรวจวัดค่าความจุไฟฟ้า พบว่า มีค่าผิดพลาดสูงสุดเท่ากับ 1% ทั้งนี้แนวทางการใช้ประโยชน์จากงานวิจัย ได้แก่ การนำรูปแบบการทดลองและเทคนิคการต่อวงจรไปใช้สำหรับการเรียนการสอนหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับวงจรอาร์ซี นอกจากนี้ยังสามารถนำไปใช้ดัดแปลงสำหรับการสร้างระบบตรวจวัดค่าความจุไฟฟ้าของเซนเซอร์ชนิดค่าความจุไฟฟ้าได้
เอกสารอ้างอิง
Alexander, C.K., & Sadiku, M.N.O. (2009). Fundamentals of electric circuits. (4th Edition). The McGraw-Hill Companies Inc.
Chen, R. (2022). Research on Drip Irrigation System Based on Self-Controlled System. IOP Conf. Series: Journal of Physics, 2386, 012046, 1-10.
Czaja, Z. (2020). A measurement method for capacitive sensors based on a versatile direct sensor-to-microcontroller interface circuit. Measurement, 155, 107547, 1-11.
Davis, C.E., Piffer, J.L., Cohen, M.D., & Polley, J.P. (2019). Applying Thévenin's Theorem and Kirchhoff's Junction Rule to a Common RC Circuit. The Physics Teacher, 57(4), 242-243.
EasyEDA. (n.d.). EasyEDA Program. Retrieved September, 21, 2023, from www.easyeda.com
Erdogan, R., Saglam, Z., Cetintav, G., & Yilmaz, F.G.K. (2023). Examination of the usability of Tinkercad application in educational robotics teaching by eye tracking technique. Smart Learning Environments, 10(27), 1-23.
Erol, M., & Önder, E.B. (2021). Conceptual framework on teaching capacitors and inductors. Momentum: Physics Education Journal, 5(2), 182-193.
Eryilmaz, S., & Deniz, G. (2021). Effect of Tinkercad on Students' Computational Thinking Skills and Perceptions: A Case of Ankara Province. Turkish Online Journal of Educational Technology- TOJET, 20(1), 25-38.
Galeriu, C., Letson, C., & Esper, G. (2015). An Arduino Investigation of the RC Circuit. The Physics Teacher, 53(5), 285-288.
Ganci, S. (2013). The RC circuit experiment. Physics Education, 29(3), 1-5.
Groff, J.R. (2019). Estimating RC Time Constants Using Sound. The Physics Teacher, 57(6), 393-396.
Hidalgo-López, J.A. Botín-Córdoba, J.A. Sánchez-Durán, J.A., & Oballe-Peinado, Ó. (2019). Fast Calibration Methods for Resistive Sensor Readout Based on Direct Interface Circuitsscar. Sensors, 19(18), 1-19.
Hidalgo-López, J.A., Oballe-Peinado, Ó., Castellanos-Ramos, J., & Sánchez-Durán, J.A. (2021). Two-Capacitor Direct Interface Circuit for Resistive Sensor Measurements. Sensors, 21(4), 1-17.
Hidalgo-López, J.A., Sánchez-Durán, J.A., & Oballe-Peinado, Ó. (2020). Reducing Measurement Time in Direct Interface Circuits for Resistive Sensor Readout. Sensors, 20(9), 1-13.
Husin, N.A., Ramli, M., & Alwi, D.M. (2022). Tinkercad simulation software to optimize online teaching and learning in embedded internet of things. Journal of Counseling and Educational Technology, 5(2), 49-57.
Juanda, E.A., & Khairullah, F. (2020). Tinkercad Application Software to Optimize Teaching and Learning Process in Electronics and Microprocessors Subject. Proceedings of the 6th UPI International Conference on TVET 2020 (TVET 2020), 520, 1-5.
Kaewpoonsuk, A. & Poonart, K. (2011). A Low-Cost Interfacing Circuit for Capacitance Measurement. NU Science Journal, 8(2), 87–96.
Katman, R., Sisuk, N., & Kaewpoonsuk, A. (2022). An experiment to measure the internal resistance of a multimeter on the Tinkercad program. PSRU Journal of Science and Technology, 7(1), 100-116.
Kezerashvili, R.Y. (2012). Teaching RC and RL Circuits using Computer-supported Experiments. IERI Procedia, 2, 609–615.
Laudek, N.H., & Nawi, M.N.M. (2023). Development and Usability of Transistor Module using Tinkercad among UPSI Physics Trainee Teachers. Asian Journal of Education and Social Studies, 49(1), 136-141.
Lima, F.M.S. (2015). A Better Criterion for the Discharging Time in an RC Circuit. The Physics Teacher, 53(1), 44-45.
López-Lapeña, O., Serrano-Finetti, E., & Casas, O. (2016). Low-Power Direct Resistive Sensor-to-Microcontroller Interfaces. IEEE Trans. Instrum. Meas., 65(1), 222-230.
Luchaninov, D., Bazhenov, R., Sabirova, V., Mamyrova, M., & Zholdosheva, A. (2021). Online Training of Students of Applied Physics in the Field of Circuitry. IOP Conf. Series: Journal of Physics, 1889, 022030, 1-6.
Moya, A.A. (2017). Connecting Time and Frequency in the RC Circuit. The Physics Teacher, 55(4), 228-230.
Mungan, C.E. (2021). A gentle introduction to RC and LR circuits. Lat. Am. J. Phys. Educ., 15(3), 1-3.
Oliveira, F., & Paixão, J.A. (2019). The RC circuit with an Olympic twist. Physics Education, 54(3), 035002, 1-9.
OrCAD. (n.d.). OrCAD Program. Retrieved September, 21, 2023, from www.orcad.com
Patel, K., Borole, S., Ramaneti, K., Hejib, A., & Raja Singh, R. (2020). Design and implementation of Sun Tracking Solar Panel and Smart Wiping Mechanism using Tinkercad. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 906, 012030, 1-12.
Pili, U., Violanda, R., & Pili, J. (2019). Using a digital voltmeter and a smartphone camera to investigate the RC circuit. Physics Education, 54(3), 033004, 1-4.
Reverter, F. (2012). The Art of Directly Interfacing Sensors to Microcontrollers. J. Low Power Electron., 2(4), 265-281.
Rosanti, Y.P., Sudjito, D.N., & Rondonuwu, F.S. (2019). The elaboration of understanding by design in a physics learning about capacitor circuits. Indonesian Journal of Science and Education, 3(2), 66-75.
Sanjaya, W.S.M, Anggraeni, D., Sambas, A., & Denya, R. (2018). Numerical Method and Laboratory Experiment of RC Circuit using Raspberry Pi Microprocessor and Python Interface. IOP Conf. Series: Journal of Physics, 1090, 012015, 1-7.
Schiavon, G.J., Santos, O.R., Batista, M.C., Braga, W.S., & Bratti, V.M. (2022). Experimental Didactic Kit for teaching resistors, capacitors and RC timing circuits. Physics Education, 57(5), 055019.
Sifuentes, E., Casas, O., Reverter, F., & Pallas-Areny, R. (2008). Direct interface circuit to linearise resistive sensor bridges. Sensors and Actuators A, 147(1), 210–215.
Simić, M. (2022). Microcontroller-based Readout of Resistive Sensors. IFAC PapersOnLine, 55-4, 242–247.
Syed, M.Q., & Lovatt, I. (2020). Seeing Is Believing: Demonstrating the RC Time Constant Visually. The Physics Teacher, 58(6), 402-404.
Tinkercad. (n.d.). Tinkercad Program. Retrieved September, 21, 2023, from https://www.tinkercad.com
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
เวอร์ชัน
- 2024-05-29 (2)
- 2024-04-19 (1)
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2024 PSRU Journal of Science and Technology
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
กองบรรณาธิการขอสงวนสิทธิ์ในการปรับปรุงแก้ไขตัวอักษรและคำสะกดต่างๆ ที่ไม่ถูกต้อง และต้นฉบับที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร PSRU Journal of Science and Technology ถือเป็นกรรมสิทธิ์ของคณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏพิบูลสงคราม และ
ผลการพิจารณาคัดเลือกบทความตีพิมพ์ในวารสารให้ถือมติของกองบรรณาธิการเป็นที่สิ้นสุด
0-5526-7000 Ext. 4100
