วันจันทร์ที่ 24 มีนาคม พ.ศ. 2551

ใบความรู้ที่ 2

แอมมิเตอร์ไฟตรงและวิธีวัดค่า


สารบัญเนื้อหา
2.1 การแปลงดาร์สันวาล์มิเตอร์เป็นแอมมิเตอร์ไฟตรง
2.2 สเกลหน้าปัดและย่านวัดแอมมิเตอร์ไฟตรง
2.3 การต่อแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟตรง
2.4 การเลือกแอมมิเตอร์ที่เหมาะสมมาใช้งาน
2.5 การคำนวณวงจรแอมมิเตอร์

2.1 การแปลงดาร์สันวาล์มิเตอร์เป็นแอมมิเตอร์ไฟตรง

แอมมิเตอร์ (Ammeter) เป็นมิเตอร์ไฟตรง ที่สร้างขึ้นมาเพื่อใช้วัดกระแสไฟตรง โดยดัดแปลงมาจาก ดาร์สันวาล์มิเตอร์ เพราะดาร์สันวาล์มิเตอร์เป็นมิเตอร์เบื้องต้นที่โครงสร้างมิเตอร์ส่วนของการรับกระแสจากภายนอก มีเพียงขดลวดเคลื่อนที่ที่มีขนาดของขดลวดเส้นเล็ก จำนวนรอบขดลวดน้อย ทำให้เมื่อนำไปวัดกระแสไฟตรงสามารถวัดกระแสไฟตรงได้ในจำนวนเล็กน้อย ไม่สะดวกในการนำไปใช้งาน เพื่อให้การใช้งานเกิดความคล่องตัว และสามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวางเพิ่มขึ้น จึงต้องดัดแปลงดาร์สันวาล์มิเตอร์ให้ใช้งานเป็นแอมมิเตอร์ไฟตรง วัดกระแสไฟตรงได้สูงขึ้น ด้วยการเพิ่มส่วนประกอบของอุปกรณ์เข้าไปในวงจรมิเตอร์ ต่อร่วมใช้งานกับดาร์สันวาล์มิเตอร์ ช่วยให้ สามารถเพิ่มแอมมิเตอร์ไฟตรงใช้งานได้เพิ่มขึ้น แบ่งออกเป็นไมโครแอมมิเตอร์ (Microammeter) มิลลิแอมมิเตอร์ (Milliammeter)
ดาร์สันวาล์มิเตอร์ เป็นมิเตอร์เบื้องต้นที่ถูกนำไปดัดแปลงใช้งานได้อย่างกว้างขวาง โดยเพิ่มอุปกรณ์เสริมให้กับ ดาร์สันวาล์มิเตอร์ จัดให้ได้วงจรมิเตอร์ตามต้องการ สามารถดัดแปลงไปเป็นมิเตอร์ได้หลายชนิด เช่น โวลต์มิเตอร์ โอห์มมิเตอร์ และแอมมิเตอร์ ดังกล่าวมา เป็นต้น นอกจากการจัดวงจรให้ถูกต้องแล้ว ต้องปรับเปลี่ยนสเกลของ มิเตอร์แต่ละชนิดให้เหมาะสมกับการใช้งานด้วย และสัมพันธ์กับปริมาณไฟฟ้าที่ป้อนเข้ามา

2.2 สเกลหน้าปัดและย่านวัดแอมมิเตอร์ไฟตรง

สเกลหน้าปัดของแอมมิเตอร์ไฟตรงจะมีเลขศูนย์อยู่ด้านซ้ายของสเกล และตัวเลขค่อยๆ มากขึ้นเป็นลำดับ ตามตำแหน่งสเกลที่เลื่อนมาทางขวามือ ขณะปกติที่แอมมิเตอร์ไม่ใช้งาน เข็มชี้ของแอมมิเตอร์ต้องชี้ที่เลขศูนย์เสมอ เมื่อมีกระแสจ่ายให้แอมมิเตอร์ เข็มชี้จึงเริ่มบ่ายเบนไปทางขวามือ การบ่ายเบนไปของเข็มชี้มีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ ปริมาณของกระแสที่ไหลเข้ามา กระแสไหลน้อย เข็มชี้บ่ายเบนไปน้อย กระแสไหลมาก เข็มชี้บ่ายเบนไปมาก ถูกแสดงค่ากระแสไหลที่สเกลหน้าปัดของแอมมิเตอร์ ลักษณะหน้าปัดและสเกลของแอมมิเตอร์ แสดงดังรูปที่2.1

รูปที่2.1 สเกลหน้าปัดของแอมมิเตอร์ไฟตรงแบบหนึ่ง

จากรูปที่2.1 แสดงสเกลหน้าปัดของแอมมิเตอร์ไฟตรงแบบหนึ่ง แสดงค่ากระแสที่วัดได้ออกมาในรูป มิลลิแอมป์ไฟตรง ช่องของสเกลถูกแบ่งออกย่อยๆ ในระยะห่างเท่ากัน จากค่าน้อยด้านซ้ายไปค่ามากด้านขวา โดยมีย่านวัดค่าได้เต็มสเกล แบ่งออกเป็น 3 ย่านคือ ย่าน 0-1A, ย่าน 0-5A และย่าน 0-25A ย่านวัดแต่ละย่าน ใช้แสดงค่ากระแสวัดได้สูงสุดในย่านนั้น
เนื่องจากกระแสที่ไหลในวงจรไฟฟ้าและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ มีปริมาณกระแสไหลมากน้อยแตกต่างกันไป บางวงจรมีกระแสไหลผ่านมากเป็นแอมแปร์ บางวงจรมีกระแสไหลผ่านน้อยเป็นมิลลิแอมแปร์ และบางวงจรมีกระแส ไหลผ่านน้อยมากเป็นไมโครแอมแปร์ ด้วยเหตุที่กระแสไหลในวงจรมากน้อยแตกต่างกัน จึงสร้างแอมมิเตอร์ขึ้นมา ใช้งานแตกต่างกัน แบ่งได้เป็น 3 แบบ คือ แอมมิเตอร์ มิลลิแอมมิเตอร์ และไมโครแอมมิเตอร์ เพื่อให้เลือกใช้งานได้อย่างเหมาะสม และอ่านค่ากระแสออกมาได้ละเอียดถูกต้องมากขึ้น

2.3 การต่อแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟตรง

แอมมิเตอร์ไฟตรงเป็นมิเตอร์วัดปริมาณการไหลของกระแสไฟตรงที่ไหลอยู่ในวงจรไฟฟ้า การวัดกระแสที่ไหลในวงจรไฟฟ้า เหมือนกับการวัดกระแสน้ำที่ไหลผ่านไปในท่อน้ำ การวัด ดังกล่าวต้องตัดวงจรไฟฟ้าออก และใช้มิเตอร์ต่อแทรกเข้าไป ต่อมิเตอร์วัดน้ำวัดการไหลของน้ำ และต่อแอมมิเตอร์วัดการไหลของกระแส การต่อมิเตอร์วัดปริมาณทั้งสองต้องต่อแบบอนุกรม (Series) กับวงจรที่ต้องการวัดเสมอ ลักษณะการต่อแอมมิเตอร์เข้าวงจรไฟฟ้า แสดงดังรูปที่2.2

รูปที่2.2 การต่อแอมมิเตอร์ไฟตรงวัดกระแสในวงจรไฟฟ้า

จากรูปที่2.2 แสดงการต่อแอมมิเตอร์ไฟตรงวัดกระแสในวงจรไฟฟ้า ตัวแอมมิเตอร์ต้องต่อแบบอนุกรมกับวงจรไฟฟ้า สิ่งที่ต้องระมัดระวังในการต่อแอมมิเตอร์เข้าวงจรคือ เรื่องขั้วต่อของแอมมิเตอร์ไฟตรงที่จะต่อเข้าวงจร ต้องมีขั้วเหมือนกับขั้วของแหล่งจ่ายแรงดัน ใช้หลักการต่อวัดค่าดังนี้ ใกล้บวกต่อบวก ใกล้ลบต่อลบ หมายถึงการต่อแอมมิเตอร์เข้าวงจรไฟฟ้า ต้องต่อให้ขั้วบวกของแอมมิเตอร์ใกล้กับขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟตรง และต่อให้ขั้วลบของแอมมิเตอร์ใกล้กับขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟตรง จากรูปจะเห็นว่าด้านขวาของแอมมิเตอร์ใกล้ขั้วบวกของแบตเตอรี่ต้องใช้ขั้วบวกของแอมมิเตอร์ต่อ และด้ายซ้ายของแอมมิเตอร์ใกล้ขั้วลบของแบตเตอรี่ใช้ขั้วลบของแอมมิเตอร์ต่อ การต่อผิดขั้วทำให้แอมมิเตอร์ไฟตรงวัดค่าไม่ได้ และอาจทำให้แอมมิเตอร์ไฟตรงชำรุดเสียหายได้

2.4 การเลือกแอมมิเตอร์ที่เหมาะสมมาใช้งาน

แอมมิเตอร์ไฟตรงที่สร้างมาใช้งานมีหลายขนาดของการวัดกระแสได้สูงสุด การนำแอมมิเตอร์มาต่อวัดกระแส ในวงจรไฟฟ้า ต้องระวังในเรื่องขนาดกระแสที่ไหลผ่านวงจรที่มีแอมมิเตอร์ต่ออยู่ ซึ่งจะต้องมีค่ากระแสน้อยกว่า ค่าทนกระแสได้ของแอมมิเตอร์ตัวนั้น คือต้องใช้แอมมิเตอร์สามารถทนกระแสได้สูงกว่ากระแสที่ไหลในวงจร เพราะมิเช่นนั้นแอมมิเตอร์อาจชำรุดเสียหายได้ กรณีที่ไม่ทราบค่ากระแสในวงจร ควรใช้แอมมิเตอร์ทนกระแสได้สูงๆ มาต่อวัดก่อน เมื่อต่อวัดแล้วเข็มมิเตอร์ไม่ขึ้นหรือเข็มมิเตอร์ชี้ขึ้นน้อย จึงค่อยๆ ลดขนาดการทนกระแสได้ของ แอมมิเตอร์ลง จนอยู่ในย่านการบ่ายเบนของเข็มชี้ที่ตำแหน่งพอเหมาะในย่านประมาณกลางๆ สเกล ไม่ควรต่ำหรือสูงเกินไป

2.5 การคำนวณวงจรแอมมิเตอร์

ดาร์สันวาล์มิเตอร์ที่มีตัวต้านทานขนานต่อร่วมอยู่ด้วยนั้น ช่วยทำให้ดาร์สันวาล์มิเตอร์เปลี่ยนเป็นแอมมิเตอร์ไฟตรงทันที ส่วนสำคัญของการต่อตัวต้านทานขนานเข้าวงจร จะต้องเลือกค่าความต้านทานที่เหมาะสมต่อการใช้งานมาต่อ โดยพิจารณาจากค่ากระแสที่ต้องการให้แอมมิเตอร์วัดค่าได้ เป็นตัวกำหนดค่าความต้านทานขนานที่ต้องใช้ ค่าความต้านทานขนานดังกล่าวสามารถหาค่าได้โดยใช้วิธีคำนวณ วงจรแอมมิเตอร์ใช้ในการคำนวณ แสดงดังรูปที่2.3

(ก) รูปอุปกรณ์ (ข) รูปสัญลักษณ

รูปที่2.3 วงจรแอมมิเตอร์ไฟตรงเบื้องต้น

จากรูปที่2.3 แสดงวงจรแอมมิเตอร์ไฟตรงเบื้องต้นใช้ในการคำนวณ วงจรประกอบด้วยดาร์สันวาล์มิเตอร์มีค่าความต้านทานมิเตอร์ Rm ต่อขนานกับตัวต้านทานขนาน มีค่าความต้านทาน Rsh เมื่อจ่ายกระแสเข้าไปในวงจรมิเตอร์มีค่า I กระแสถึงจุดต่อวงจรขนาน กระแสแยกไหลออกสองทาง ทางหนึ่งผ่านดาร์สันวาล์มิเตอร์ Rm มีค่ากระแส Im อีกทางหนึ่งผ่านตัวต้านทานขนาน Rsh มีค่ากระแส Ish อักษรย่อต่างๆ มีรายละเอียดดังนี้
Rm = ความต้านทานของขดลวดเคลื่อนที่ในดาร์สันวาล์มิเตอร์
หรืออาจเรียกว่าความต้านทานเดิมของมิเตอร์ หน่วยโอห์ม ()
Rsh = ความต้านทานขนาน หน่วยโอห์ม ()
I = กระแสไฟตรงทั้งหมดที่ไหลผ่านเข้าวงจร หน่วยแอมแปร์ (A)
Im = กระแสสูงสุดที่ดาร์สันวาล์มิเตอร์ทนได้ หน่วยแอมแปร์ (A)
Ish = กระแสไหลผ่านตัวต้านทานขนาน หน่วยแอมแปร์ (A)
ตัวต้านทานขนานมีค่าความต้านทาน Rsh ต่อขนานกับดาร์สันวาล์มิเตอร์มีค่าความต้านทาน Rm ในวงจรขนานแรงดันตกคร่อมวงจรเท่ากัน ทั้ง Rsh และ Rm นำไปเขียนสมการแรงดันของรูปที่2.3 ได้ออกมาดังนี้
Eab = Esh = Em
หรือ Esh = Em
แทนค่าในรูปใหม่เป็น IshRsh = ImRm

จากรูปที่2.3 จะได้กระแส I = Ish + Im
หรือ Ish = I - Im
นำ Ish = I - Im แทนค่าลงในสมการ (2-1) ได้สมการใหม่เป็น

หรือ

ตัวอย่างที่2.1 มิลลิแอมมิเตอร์ตัวหนึ่งวัดกระแสได้เต็มสเกล 2mA มีค่าความต้านทานภายในมิเตอร์ 20 หากต้องการดัดแปลงให้มิลลิแอมมิเตอร์วัดกระแสได้เต็มสเกล 10mA จะต้องต่อความต้านทานขนานมีค่าเท่าไร

รูปที่2.4 วงจรขยายย่านวัดของมิลลิแอมมิเตอร์เป็น 10mA ใช้ในตัวอย่างที่2.1

วิธีทำ

สูตร



ต้องใช้ตัวต้านทานขนานต่อขนานกับดาร์สันวาล์มิเตอร์มีค่า 5 ตอบ

ตัวอย่างที่2.2 แอมมิเตอร์ตัวหนึ่งวัดกระแสได้เต็มสเกล 500uA มีค่าความต้านทานภายในโอห์มมิเตอร์ 250 เมื่อต่อตัวต้านทานขนานให้มิเตอร์มีค่า 2.52 แอมมิเตอร์จะวัดกระแสได้สูงสุดเท่าไร

รูปที่2.5 วงจรแอมมิเตอร์ต้องการทราบกระแสสูงสุดที่วัดได้ ใช้ในตัวอย่างที่2.2

วิธีทำ

สูตร



แอมมิเตอร์สามารถวัดกระแสได้สูงสุด 50.1 mA ตอบ

ไม่มีความคิดเห็น: