วันจันทร์ที่ 24 มีนาคม พ.ศ. 2551

ใบความรู้ที่ 10

วัตต์มิเตอร์และวัตต์อาวร์มิเตอร์


สารบัญเนื้อหา
10.1 กำลังไฟฟ้า
10.2 วัตต์มิเตอร์
10.3 การต่อใช้งานวัตต์มิเตอร์
10.4 วาร์มิเตอร์
10.5 วัตต์อาวร์มิเตอร์

10.1 กำลังไฟฟ้า

กำลังไฟฟ้า (Electric Power) เป็นกำลังที่เกิดขึ้นจากการใช้ไฟฟ้า หาได้จากการใช้พลังงานไฟฟ้ามีหน่วยเป็นจูล (J) ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ในหนึ่งหน่วยเวลาเป็นวินาที (s) กำลังไฟฟ้าใช้อักษรย่อ P มีหน่วยเป็นวัตต์ (W) ความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้าเขียนเป็นสมการได้ดังนี้

หรือ

เมื่อ P = กำลังไฟฟ้า หน่วยวัตต์ (W)
W = พลังงานไฟฟ้า หน่วยจูล (J)
t = เวลา หน่วยวินาที (s)

10.2 วัตต์มิเตอร์

วัตต์มิเตอร์ (Wattmeter) เป็นการสร้างรวมเอาโวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์ได้ในตัวเดียวกัน โครงสร้างของวัตต์มิเตอร์ใช้หลักการทำงานของอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ หรือไดนาโมมิเตอร์ไฟฟ้า แสดงดังรูปที่10.1

รูปที่10.1 โครงสร้างของวัตต์มิเตอร์แบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์

จากรูป10.1 แสดงโครงสร้างของวัตต์มิเตอร์ แบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ ส่วนประกอบของโครงสร้าง ประกอบด้วยขดลวด 3 ขด ขดลวด 2 ขดใหญ่ที่วางขนานกัน เป็นขดลวดคงที่ (Fixed Coil) หรือขดลวดกระแส (Current Coil) ส่วนตอนกลางของขดลวดคงที่ มีขดลวดอีกหนึ่งขดวางอยู่ในส่วนวงกลมที่ว่างเป็นขดลวดเคลื่อนที่ได้ (Moving Coil) หรือ ขดลวดแรงดัน (Voltage Coil) ขดลวดเคลื่อนที่นี้ถูกยึดติดกับแกนร่วมกับเข็มชี้และสปริง
ขดลวดคงที่หรือขดลวดกระแสนั้นทั้งสองขดถูกต่ออนุกรมกัน และต่อออกมาเพื่อวัดค่ากระแสของวงจร ส่วนขดลวดเคลื่อนที่หรือขดลวดแรงดันถูกต่ออนุกรมกับตัวต้านทาน ทำหน้าที่จำกัดกระแสผ่านขดลวด และต่อออกมาเพื่อวัดค่าแรงดันของวงจร

10.3 การต่อใช้งานวัตต์มิเตอร์

การนำวัตต์มิเตอร์แบบอิเล็กโทรไดนาโมมิเตอร์ไปต่อใช้งาน ต้องต่อวงจรทั้งขดลวดคงที่ (ขั้ว A, ±) และขดลวดเคลื่อนที่ (ขั้ว V, ±) เข้าด้วยกัน นำไปต่อกับภาระหรือโหลดที่ต้องการวัดค่า และต่อเข้าแหล่งจ่ายแรงดันของวงจร ลักษณะการต่อ แสดงดังรูปที่10.2

รูปที่10.2 การต่อวัตต์มิเตอร์วัดกำลังไฟฟ้า

เมื่อจ่ายแรงดันเข้าวงจรทั้งขดลวดคงที่หรือขดลวดกระแส และขดลวดเคลื่อนที่หรือขดลวดแรงดัน เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นมา มีขั้วสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของขดลวดคงที่และขดลวดเคลื่อนที่ด้านที่วางอยู่ใกล้กันมีขั้วเหมือนกัน เกิดแรงผลักดันกันของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งสอง ทำให้ขดลวดเคลื่อนที่บ่ายเบนไป ชี้ค่ากำลังไฟฟ้าออกมา การที่ขดลวดเคลื่อนที่เกิดการบ่ายเบนไปมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับภาระที่นำมาต่อวงจรและแรงดันที่ป้อนให้วงจร คือขึ้นอยู่กับแรงดันและกระแสที่จ่ายผ่านเข้าวัตต์มิเตอร์

10.4 วาร์มิเตอร์

กำลังไฟฟ้าที่วัดออกมาจากอุปกรณ์และวงจรที่ใช้กับสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับมีด้วยกัน 3 ลักษณะ คือ กำลังไฟฟ้าจริง (True Power) หรือ PT กำลังไฟฟ้าตอบสนอง (Reactive Power) หรือ PR และกำลังไฟฟ้าปรากฏ (Apparent Power) หรือ PA ความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้าทั้ง 3 ลักษณะเขียนออกมาได้ แสดงดังรูปที่10.3

รูปที่10.3 กำลังไฟฟ้าลักษณะต่างๆ เหมือนกับอิมพีแดนซ์แบบต่างๆ ที่เกิดขึ้น

จากรูปที่10.3 แสดงกำลังไฟฟ้าลักษณะต่างๆ เกิดขึ้นในตำแหน่งที่วัดออกมาได้ต่างกัน จึงเรียกค่ากำลังไฟฟ้าที่ปรากฏขึ้นมาแตกต่างกัน กำลังไฟฟ้าแต่ละแบบเกิดขึ้นได้กับอุปกรณ์ในวงจรต่างชนิดกัน กำลังไฟฟ้าจริง (PT) เกิดขึ้นได้กับอุปกรณ์จำพวกตัวต้านทานบริสุทธิ์ (Pure Resistor) กำลังไฟฟ้าตอบสนอง (PR) เกิดขึ้นได้กับอุปกรณ์จำพวกตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ และกำลังไฟฟ้าปรากฏ (PA) เกิดขึ้นได้กับอุปกรณ์จำพวกอิมพีแดนซ์ต่างๆ ความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้าทั้ง 3 ค่าเขียนออกมาในรูปเวคเตอร์ของสมการและหน่วย แสดงดังรูปที่10.4

รูปที่10.4 ความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้าทั้ง 3 ค่าในรูปเวคเตอร์

จากรูปที่10.4 แสดงความสัมพันธ์ของกำลังไฟฟ้าทั้ง 3 ค่าในรูปเวคเตอร์ กำลังไฟฟ้าจริง (PT) เป็นกำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นกับตัวต้านทานบริสุทธิ์สามารถวัดออกมาได้จริงด้วยวัตต์มิเตอร์ เกิดจากแรงดันและกระแสที่มีทิศทางเดียวกัน หรือเกิดจากการคูณกันของแรงดันและส่วนประกอบของกระแสในรูป Elcos หน่วยของกำลังไฟฟ้านี้เป็นวัตต์ (W) ส่วนกำลังไฟฟ้าตอบสนอง (PR) เป็นกำลังไฟฟ้าเกิดกับอุปกรณ์จำพวกตัวเหนี่ยวนำ (XL) หรือ ตัวเก็บประจุ (Xc) หรือ เกิดจากการคูณกันของแรงดันและส่วนประกอบของกระแสที่ตอบสนองมีมุมต่างไป 90 องศา ในรูป Elsin หน่วยของกำลังไฟฟ้านี้เป็นวาร์ (Var) กำลังไฟฟ้าตอบสนองนี้วัตต์มิเตอร์ไม่สามารถวัดค่าออกมาได้ จึงต้องใช้วาร์มิเตอร์ (Varmeter) วัดค่าแทน และกำลังไฟฟ้าปรากฏ (PA) เป็นกำลังไฟฟ้าเกิดกับอุปกรณ์จำพวกอิมพีแดนซ์ต่างๆ เช่น RL,RC,LC และ RLC หรือเกิดจากการคูณกันของแรงดันและกระแสค่าจริงในวงจร ในรูป El หน่วยของกำลังไฟฟ้านี้เป็นโวลต์-แอมแปร์ (VA) วัดค่าออกมาได้ด้วยเอซีโวลต์มิเตอร์ และเอซีแอมมิเตอร์นำมาคูณกันโดยตรง

10.5 วัตต์อาวร์มิเตอร์

วัตต์อาวร์มิเตอร์ (Watthour Meter) เป็นมิเตอร์ที่ทำงานด้วยการเหนี่ยวนำไฟฟ้า ถูกสร้างขึ้นมาให้ใช้งานเป็นมิเตอร์วัดการใช้พลังงานไฟฟ้าในบ้านเรือน ในโรงงานอุตสาหกรรมและในที่ต่างๆ ที่ต้องใช้ไฟฟ้าในการทำงาน โดยวัดพลังงานไฟฟ้าออกมาเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง หรือกิโลวัตต์อาวร์ (Kilowatthours ; kWh) รูปร่างของวัตต์อาวร์มิเตอร์ แสดงดังรูปที่10.5

รูปที่10.5 วัตต์อาวร์มิเตอร์

หลักการทำงานของวัตต์อาวร์มิเตอร์เหมือนกับมิเตอร์วัดกำลังไฟฟ้าที่ทำงานด้วยการเหนี่ยวนำไฟฟ้า เช่น วัตต์มิเตอร์ มีส่วนประกอบเหมือนกันคือ ประกอบด้วยขดลวดกระแสและขดลวดแรงดัน แต่ก็มีส่วนที่แตกต่างกันบ้างในการแสดงค่าการวัดปริมาณไฟฟ้าออกมา ของวัตต์มิเตอร์แสดงค่าออกมาในลักษณะเข็มชี้บ่ายเบนชี้ค่าออกมาบนสเกล ส่วนของวัตต์อาวร์มิเตอร์แสดงค่าออกมา โดยใช้แม่เหล็กหน่วงการเคลื่อนที่ของจานหมุน และใช้ชุดเฟืองไปขับเข็มชี้ให้แสดงค่าออกมาบนสเกล หรืออาจใช้ชุดเฟืองไปขับชุดตัวเลขให้แสดงค่าออกมา โครงสร้างของชุดให้กำเนิดสนามแม่เหล็ก และจานหมุนของวัตต์อาวร์มิเตอร์ แสดงดังรูปที่10.6

รูปที่10.6 ชุดกำเนิดสนามแม่เหล็กและจานหมุนของวัตต์อาวร์มิเตอร์

จากรูปที่10.6 แสดงชุดกำเนิดสนามแม่เหล็กและจานหมุนของวัตต์อาวร์มิเตอร์ โครงสร้างประกอบด้วย ขดลวดกระแสต่อแบบอนุกรมกับวงจร และขดลวดแรงดันต่อแบบขนานกับวงจร ขดลวดทั้ง 2 ชุดถูกพับไว้บนโครงโลหะที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ เกิดเป็นวงจรแม่เหล็ก 2 ชุด แผ่นจานอะลูมิเนียมกลมแบนถูกวางอยู่ในช่องว่างของสนามแม่เหล็กขดลวดกระแสและขดลวดแรงดัน เกิดกระแสไหลวน (Eddy Current) ในแผ่นจานอะลูมิเนียม แรงต้านของกระแสไหลวนและสนามแม่เหล็กของขดลวดแรงดันทำให้เกิดแรงผลักขึ้นบนแผ่นจานอะลูมิเนียม แผ่นจานอะลูมิเนียมจึงหมุน แรงที่เกิดขึ้นเป็นสัดส่วนระหว่างความเข้มของสนามแม่เหล็กของขดลวดแรงดันและกระแสไหลวนในแผ่นจานอะลูมิเนียม ซึ่งจะขึ้นอยู่กับจำนวนรอบของขดลวดที่พัน จำนวนรอบของการหมุนแผ่นจานอะลูมิเนียมขึ้นอยู่กับพลังงานที่ใช้ไปของภาระที่ต่ออยู่ในเวลาที่แตกต่างกัน แกนที่ยึดติดกับแผ่นจานอะลูมิเนียมถูกต่อไว้กับเฟือง พ่วงต่อไปยังเข็มชี้ชี้สเกลออกมาในแต่ละค่า และถูกปรับแต่งให้อ่านค่าออกมาเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง (kWh)

ใบความรู้ที่ 9

ดิจิตอลมัลติมิเตอร์


สารบัญเนื้อหา
9.1 ส่วนประกอบดิจิตอลมัลติมิเตอร์
9.2 หน้าจอและการแสดงค่า


9.1 ส่วนประกอบดิจิตอลมัลติมิเตอร์

ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ (Digital Multimeter) เป็นมัลติมิเตอร์อีกชนิดหนึ่งที่พัฒนาขึ้นมาจากเทคโนโลยีทางด้านอิเล็กทรอนิกส์และด้านดิจิตอล โดยการรวมเอาดิจิตอลโวลต์มิเตอร์ (Digital Voltmeter) ดิจิตอลแอมมิเตอร์ (Digital Ammeter) และดิจิตอลโอห์มมิเตอร์ (Digital Ohmmeter) เข้าด้วยกัน ใช้การแสดงผลการวัดค่าด้วยตัวเลข ช่วยให้การวัดค่าและการอ่านค่ามีความถูกต้องมากขึ้น และยังช่วยลดความผิดพลาดที่เกิดจากการอ่านค่าได้ เกิดความสะดวกในการใช้งาน
ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ เป็นมัลติมิเตอร์ที่สามารถวัดค่าปริมาณไฟฟ้าได้หลายชนิดเช่นเดียวกับมัลติมิเตอร์ชนิดเข็มชี้ เช่น วัดแรงดันไฟตรง (DCV) แรงดันไฟสลับ (ACV) กระแสไฟตรง (DCA) กระแสไฟสลับ (ACA) และความต้านทาน () เป็นต้น นอกจากนี้ในดิจิตอลมัลติมิเตอร์บางรุ่นยังมีความสามารถเพิ่มมากขึ้นไปอีก สามารถวัดค่าปริมาณไฟฟ้าอื่นๆ นอกเหนือจากค่าปกติได้ เช่น วัดการต่อวงจรแสดงด้วยเสียงได้ วัดอุณหภูมิได้ วัดความถี่ได้ วัดค่าความจุของตัวเก็บประจุได้ วัดอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ (hFE) ได้ และวัดขาทรานซิสเตอร์ได้ เป็นต้น
ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ แต่ละรุ่น แต่ละแบบ แต่ละยี่ห้อ มีส่วนประกอบโครงสร้าง ปุ่มปรับ หน้าปัด และรายละเอียดต่างๆ ของเครื่องแตกต่างกัน แต่การใช้งาน การวัดค่า การอ่านค่า มีหลักการคล้ายกัน

9.1.1 ดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดอัตโนมัติ

ดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดอัตโนมัติ ปริมาณไฟฟ้าแต่ละชนิดที่จะวัดค่ามีย่านตั้งวัดเพียงย่านเดียว สามารถใช้วัดปริมาณไฟฟ้าตั้งแต่ค่าต่ำๆ ไปจนถึงค่าสูงสุดที่เครื่องสามารถแสดงค่าออกมาได้ ใช้งานได้ง่ายและสะดวกรวดเร็ว รูปร่างและส่วนประกอบของดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดอัตโนมัติแบบหนึ่ง แสดงดังรูปที่9.1

รูปที่9.1 ส่วนประกอบดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดอัตโนมัติแบบหนึ่ง

จากรูปที่9.1 แสดงส่วนประกอบดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดอัตโนมัติแบบหนึ่ง ส่วนประกอบต่างๆ แสดงกำกับด้วยตัวเลข มีชื่อและหน้าที่ดังนี้
หมายเลข 1 คือ หน้าปัดแสดงผลการวัดค่าปริมาณไฟฟ้า แสดงเป็นตัวเลขและตัวอักษร ใช้คริสตอลเหลวหรือ LCD (Liquid Crystal Display) เป็นตัวเลขแสดงค่าได้ 3 หลักครึ่ง แสดงเลขการวัดได้สูงสุด 1999
หมายเลข 2 คือ สวิตช์เลือกค่าปริมาณไฟฟ้าที่ต้องการวัด หมุนกวาดซ้าย-ขวาได้
หมายเลข 3 คือ ขั้วต่อสายวัดสีแดง เพื่อการวัดค่ากระแสทั้งกระแสไฟตรง (DC) และกระแสไฟสลับ (AC) ค่าสูงวัดได้สูงสุด 10A ใช้งานร่วมกับขั้วต่อหมายเลข 5
หมายเลข 4 คือ ขั้วต่อสายวัดสีแดง เพื่อการวัดค่าแรงดันไฟตรง (DCV) แรงดันไฟสลับ (ACV) กระแสไฟตรงเป็นมิลิแอมแปร์ (DCmA) กระแสไฟสลับเป็นมิลลิแอมแปร์ (ACmA) และค่าความต้านทาน () ใช้งานร่วมกับขั้วต่อหมายเลข 5
หมายเลข 5 คือ ขั้วต่อสายวัดสีดำ (COM) เป็นขั้วต่อสายวัดขั้วขาร่วม ใช้ร่วมกับขั้วหมายเลข 3 และหมายเลข 4 ใช้วัดค่าปริมาณไฟฟ้าต่างๆ
หมายเลข 6 คือ ตำแหน่งสวิตช์ปิด (OFF) เป็นตำแหน่งที่เมื่อสวิตช์เลือกค่าปริมาณไฟฟ้าหมายเลข 2 หมุนมาชี้ เป็นการปิดเครื่องดิจิตอลมัลติมิเตอร์ให้หยุดการทำงาน
หมายเลข 7 คือ ตำแหน่งย่านวัดแรงดัน (V) เมื่อสวิตช์เลือกค่าปริมาณไฟฟ้าหมายเลข 2 หมุนมาชี้ เป็นการเลือกดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ทำเป็นโวลต์มิเตอร์วัดค่าแรงดัน ทั้งแรงดันไฟตรง (DCV) และแรงดันไฟสลับ (ACV)
หมายเลข 8 คือ ตำแหน่งย่านวัดความต้านทาน () เมื่อสวิตช์เลือกค่าปริมาณไฟฟ้าหมายเลข 2 หมุนมาชี้ เป็นการเลือกดิจิตอลมัลติมิเตอร์ทำเป็นโอห์มมิเตอร์วัดค่าความต้านทานของตัวต้านทาน และอุปกรณ์
หมายเลข 9 คือ ตำแหน่งตรวจสอบวงจรต่อหรือวงจรขาด เมื่อสวิตช์เลือกค่าปริมาณไฟฟ้าหมายเลข 2 หมุนมาชี้ ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ทำหน้าที่เป็นตัวตรวจสอบวงจร ลายวงจร หรือสายไฟว่าต่อหรือขาด ขณะวงจรต่อจะได้ยินเสียงบัสเซอร์ดังขึ้น ขณะวงจรขาดจะไม่เกิดเสียง
หมายเลข 10 คือ ตำแหน่งตรวจสอบสภาพของตัวไดโอด เมื่อสวิตช์เลือกค่าปริมาณไฟฟ้าหมายเลข 2 หมุนมาชี้ ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ทำหน้าที่เป็นตัวตรวจสอบไดโอดดีเสีย และหาขาไอโอด
หมายเลข 11 คือ ตำแหน่งย่านวัดกระแสไฟตรงและกระแสไฟสลับเป็นมิลลิแอมแปร์ (mA) เมื่อสวิตช์เลือกค่าปริมาณไฟฟ้าหมายเลข 2 หมุนมาชี้ เป็นการเลือกดิจิตอลมัลติมิเตอร์ทำเป็นมิลลิแอมมิเตอร์ วัดกระแสไฟตรงเป็นมิลลิแอมป์ (DCmA) และกระแสไฟสลับเป็นมิลลิแอมป์ (ACmA)
หมายเลข 12 คือ ตำแหน่งย่านวัดกระแสไฟตรงและกระแสไฟสลับเป็นแอมแปร์ (10A) เมื่อสวิตช์เลือกค่าปริมาณไฟฟ้าหมายเลข 2 หมุนมาชี้ เป็นการเลือกดิจิตอลมัลติมิเตอร์ทำเป็นแอมมิเตอร์ วัดกระแสไฟตรงเป็นแอมแปร์ (DCA) และกระแสไฟสลับเป็นแอมแปร์ (ACA) วัดกระแสได้สูงสุด 10A

9.1.2 ดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดปรับด้วยมือ

ดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดปรับด้วยมือ ผู้ใช้ดิจิตอลมัลติมิเตอร์จะต้องเป็นผู้ปรับเลือกย่านวัดให้เหมาะสมกับค่าปริมาณไฟฟ้าที่วัด หากปรับค่าไม่ถูกต้องดิจิตอลมัลติมิเตอร์จะไม่สามารถแสดงค่าการวัดออกมาได้ การใช้งานคล้ายมัลติมิเตอร์แบบเข็ม แตกต่างเพียงดิจิตอลมัลติมิเตอร์เมื่อวัดค่าสามารถแสดงค่าปริมาณไฟฟ้าที่วัดได้เป็นตัวเลขออกมาเลย รูปร่างและส่วนประกอบของดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดปรับด้วยมือแบบหนึ่ง แสดงดังรูปที่9.2

รูปที่9.2 ส่วนประกอบดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดปรับด้วยมือแบบหนึ่ง

จากรูปที่9.2 แสดงส่วนประกอบของดิจิตอลมัลติมิเตอร์แบบย่านวัดปรับด้วยมือแบบหนึ่ง ส่วนประกอบต่างๆ แสดงกำกับด้วยตัวเลข มีชื่อและหน้าที่ดังนี้
หมายเลข 1 คือ หน้าปัดแสดงผลการวัดค่า เป็นแบบตัวแสดงผลชนิดคริสตอลเหลว (LCD) เป็นตัวเลขชนิด 3 หลักครึ่ง แสดงเลขการวัดได้สูงสุด 1999
หมายเลข 2 แถบกราฟแบบอะนาลอก (Analog Bar-Graphs) แสดงผลการวัดค่าเป็นแถบกราฟ
หมายเลข 3 คือ สวิตช์เลือกย่านวัด สามารถหมุนได้รอบตัว
หมายเลข 4 คือ สวิตช์ปิด – เปิดการทำงานของเครื่อง
หมายเลข 5 คือ ขั้วต่อสายวัดสีแดง เพื่อการวัดค่ากระแสทั้ง DC และ AC ค่าสูง วัดค่าได้ถึง 20A ใช้งานร่วมกับขั้วต่อหมายเลข 7
หมายเลข 6 คือ ขั้วต่อสายวัดสีแดง เพื่อการวัดค่ากระแสทั้ง DC และ AC ค่าต่ำ ไม่เกิน 2A ใช้งานร่วมกับขั้วต่อหมายเลข 7
หมายเลข 7 คือ ขั้วต่อสายวัดสีดำ (COM) เป็นขั้วต่อสายวัดขั้วพื้นฐานเพื่อเป็นขาร่วมในการใช้งานวัดปริมาณไฟฟ้าต่างๆ
หมายเลข 8 คือ ขั้วต่อสายวัดสีแดง เพื่อการวัดค่าแรงดันไฟตรง (DCV) แรงดันไฟสลับ (ACV) ค่าความต้านทาน () และความถี่ (f kHz) ใช้งานร่วมกับขั้วต่อ หมายเลข 7
หมายเลข 9 คือ ขั้วเสียบทรานซิสเตอร์ (Transistor Socket) ใช้สำหรับเสียบตัวทรานซิสเตอร์ เพื่อการวัดค่าอัตราการขยายกระแสของทรานซิสเตอร์ (hFE)
หมายเลข 10 คือ ขั้วเสียบตัวเก็บประจุ (Capacitor Socket) ใช้เพื่อเสียบตัวเก็บประจุสำหรับวัดค่าความจุของตัวเก็บประจุ (Cx)
หมายเลข 11 คือ ปุ่มปรับค่า 0 พอดี (Zero ADJ) สำหรับวัดค่าความจุของตัวเก็บประจุเท่านั้น

9.2 หน้าจอและการแสดงค่า

หน้าจอของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ถูกผลิตขึ้นมาจากคริสตอลเหลว (LCD) แสดงค่าด้วยตัวเลขและตัวอักษรสีดำ พื้นสีเทาอ่อน มัลติมิเตอร์แต่ละรุ่น แต่ละแบบ แต่ละยี่ห้อ และแต่ละบริษัทมีความแตกต่างกัน ในส่วนหน้าจอแสดงค่า ค่าตัวเลขและตัวอักษรที่แสดงไว้มีรายละเอียดแตกต่างกัน แต่การใช้งาน การอ่านค่ามีหลักการคล้ายกัน ลักษณะหน้าจอแบบ LCD ของดิจิตอลมัลติมิเตอร์รุ่นหนึ่ง แสดงดังรูปที่9.3

รูปที่9.3 หน้าจอ LCD ของดิจิตอลมัลติมิเตอร์รุ่นหนึ่ง

จากรูปที่9.3 แสดงหน้าจอ LCD ของดิจิตอลมัลติมิเตอร์รุ่นหนึ่ง แบบแสดงเต็มทุกค่า ตัวเลขขนาดใหญ่ 4 หลัก เป็นตัวแสดงค่าปริมาณไฟฟ้าที่วัดได้ ตัวอักษรที่อยู่ด้านซ้ายมือเป็นตัวแสดงชนิดของปริมาณไฟฟ้าที่ทำการวัด เช่น วัดตัวเก็บประจุ (CAP) วัดแรงดันหรือกระแสทั้งไฟตรง (DC) หรือไฟสลับ (AC) วัดความถี่ (FREQ.) วัดอัตราขยายกระแสของทรานซิสเตอร์ (hFE) ส่วนตัวอักษรทางขวามือเป็นตัวแสดงหน่วยของปริมาณไฟฟ้าที่ทำการวัด เช่น วัดความจุหน่วยเป็น pF, nF, µF วัดแรงดันหน่วยเป็น mV, V วัดกระแสหน่วยเป็น µA, mA, A วัดความต้านทานหน่วยเป็น , k, M วัดความถี่หน่วยเป็น kHz และแถบกราฟแบบอะนาลอกที่อยู่ตอนล่างเป็นตัวแสดงค่าปริมาณไฟฟ้าที่วัดได้เป็นแท่งกราฟออกมาโดยประมาณ
กรณีที่ปริมาณไฟฟ้าที่ป้อนเข้ามาทางอินพุตมากเกินไป เกินกว่าย่านที่ตั้งวัด หน้าจอ LCD จะแสดงค่าเลข “1” ออกมา ถ้าเป็นรุ่นที่มีแถบกราฟอะนาลอกด้วย แถบกราฟอะนาลอกจะถูกแสดงค่าสูงสุดออกมาที่ตัว “M” ต้องปรับตั้งย่านวัดใหม่ในย่านที่สูงขึ้นไป การแสดงค่าสภาวะตั้งย่านวัดต่ำไป แสดงดังรูปที่9.4

(ก) ไม่มีแถบกราฟ

(ข) มีแถบกราฟ

รูปที่9.4 ปริมาณไฟฟ้าที่ทำการวัดค่ามากเกินกว่าที่จะวัดได้

กรณีที่แบตเตอรี่ที่อยู่ภายในดิจิตอลมัลติมิเตอร์อ่อนค่าลง ซึ่งมีผลต่อการวัดค่าและการแสดงค่าออกมาอาจไม่ถูกต้อง ที่หน้าจอ LCD จะแสดงสัญลักษณ์แบตเตอรี่ขึ้นมาให้เห็น ขณะเปิดเครื่องให้ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ทำงาน เป็นการเตือนให้รู้ว่าต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ก้อนใหม่
ถ้าการตั้งย่านวัดค่าถูกต้อง เมื่อนำไปวัดค่าปริมาณไฟฟ้า หน้าจอ LCD ต้องแสดงค่าปริมาณไฟฟ้านั้นออกมา ทั้งตัวเลขและแถบกราฟอะนาลอก สามารถอ่านค่าได้ ลักษณะการแสดงค่า แสดงดังรูปที่9.5

(ก) ไม่มีแถบกราฟ

(ข) มีแถบกราฟ

รูปที่9.5 ปริมาณไฟฟ้าที่แสดงค่าออกมา เมื่อตั้งย่านวัดค่าถูกต้อง

ดิจิตอลมัลติมิเตอร์มักจะมีสัญลักษณ์หลายอย่างแสดงกำกับไว้ในที่ต่างๆ ของตัวเครื่อง เช่นบริเวณด้านหน้าเครื่อง หรือบริเวณด้านหลังเครื่อง สัญลักษณ์เหล่านั้นเป็นสัญลักษณ์เตือนเพื่อให้เกิดความปลอดภัยในการใช้งานดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ทั้งตัวผู้ใช้เองและตัวเครื่องดิจิตอลมัลติมิเตอร์ การใช้จึงควรระมัดระวังตามการเตือนนั้นๆ สัญลักษณ์ที่ใช้เป็นมาตรฐานมีหลายชนิด แสดงได้ดังรูปที่9.6

(ก) เตือนให้ดูคำอธิบายในคู่มือ

(ข) แรงดันที่เป็นอันตราย

(ค) แบตเตอรรี่

(ง) ฟิวส์

(จ) ฉนวน 2 ชั้น

(ฉ) กราวด์

รูปที่9.6 สัญลักษณ์มาตรฐานแสดงไว้ที่ดิจิตอลมัลติมิเตอร์

ใบความรู้ที่ 8

การนำมัลติมิเตอร์ไปใช้งาน


สารบัญเนื้อหา

8.1คุณสมบัติของมัลติมิเตอร์
8.2 การวัดแรงดันไฟตรง
8.3 การวัดแรงดันไฟสลับ
8.4 การวัดกระแสไฟตรง
8.5 การวัดความต้านทาน


8.1 คุณสมบัติของมัลติมิเตอร์

มัลติมิเตอร์เป็นมิเตอร์ที่มีความสำคัญต่อการใช้งาน สำหรับการวัดค่าปริมาณไฟฟ้าต่างๆ เช่น แรงดันไฟตรง แรงดันไฟสลับ กระแสไฟตรง และความต้านทาน เป็นต้น นอกจากนั้นมัลติมิเตอร์หลายรุ่น หลายแบบ และหลายยี่ห้อ ถูกพัฒนามาให้ใช้งานได้กว้างขวางมากขึ้น สามารถตรวจสอบ ตรวจวัดหาค่าต่างๆ ของอุปกรณ์ ตรวจวัดดี-เสีย ตรวจวัดการต่อหรือขาดของวงจร รวมถึงตรวจวัดคุณภาพของอุปกรณ์ไฟฟ้าบางอย่างได้
ความสำคัญของการใช้งานมัลติมิเตอร์อยู่ที่วิธีการใช้งานที่ถูกต้อง การวัดค่า การอ่านค่าปริมาณไฟฟ้าต่างๆ จึงจะได้ค่าที่แท้จริงออกมา แม้ว่ามัลติมิเตอร์แต่ละรุ่น แต่ละยี่ห้อ และแต่ละบริษัทจะมีส่วนประกอบโครงสร้าง ลักษณะวงจร และรายละเอียดต่างๆ ของเครื่องแตกต่างกัน แต่การนำไปใช้งาน การวัดค่า การอ่านค่า มีหลักการที่เหมือนกัน ดังนั้นการศึกษาหลักการใช้งานของมัลติมิเตอร์เพียงรุ่นใดรุ่นหนึ่งให้เข้าใจถูกต้อง ก็สามารถนำหลักการไปใช้งานได้กับมัลติมิเตอร์รุ่นอื่นๆ ได้ การใช้งานมัลติมิเตอร์ในบทนี้ เป็นเรื่องมัลติมิเตอร์ของซันวารุ่น yx – 361TR ตำแหน่งย่านวัดค่าที่ถูกเลือกด้วยสวิตช์เลือกย่านวัด ในการวัดปริมาณไฟฟ้าที่ต้องการ แสดงดังรูปที่8.1

รูปที่8.1 หน้าปัดย่านวัดของมัลติมิเตอร์ซันวารุ่น yx – 361TR

8.2 การวัดแรงดันไฟตรง

การวัดแรงดันไฟตรง ตั้งสวิตช์เลือกย่านวัดไปที่ DCV มัลติมิเตอร์ซันวารุ่น yx – 361 TR มีทั้งหมด 7 ย่านวัดเต็มสเกล คือ ย่าน 0.1V, 0.5V, 2.5V, 10V, 50V, 250V และ 1,000V อ่านค่าแรงดันที่สเกล DCV, A & ACV การวัดปฏิบัติดังนี้
1. สายวัดสีแดงเสียบเข้าที่ขั้วต่อขั้วบวก (+) สายวัดสีดำเสียบเข้าที่ขั้วต่อขั้วลบ (-COM) ของมิเตอร์ การวัดค่าใช้สายวัดทั้งสองขั้วไปวัดค่าแรงดัน
2. ปรับสวิตช์เลือกย่านวัดไปย่านที่เหมาะสม หากไม่ทราบค่าแรงดันไฟตรง ให้ตั้งย่านวัดย่านสูงสุดไว้ก่อนที่ 1,000V
3. การวัดแรงดันไฟตรง ต้องนำมิเตอร์ไปต่อขนานกับวงจร และต้องคำนึงถึงขั้วมิเตอร์ขณะต่อวัด โดยยึดหลักการวัดดังนี้ ใกล้บวกต่อบวก ใกล้ลบต่อลบ การต่อมัลติมิเตอร์วัดแรงดันไฟตรง แสดงดังรูปที่8.2 การอ่านค่าและการใช้สเกลย่านวัด แสดงดังตารางที่8.1

รูปที่8.2 การต่อมัลติมิเตอร์วัดแรงดันไฟตรง

ตารางที่8.1 การอ่านค่าและการใช้สเกลย่านวัดแรงดันไฟตรง

ย่านตั้งวัด
สเกลใช้อ่าน
การอ่านค่า
ค่าที่วัดได้
0.1V
0.5V
2.5V
10V
50V
250V
1,000V
0-10
0-50
0-250
0-10
0-50
0-250
0-10
ใช้ 0.01 คูณค่าที่อ่านได้
ใช้ 0.01 คูณค่าที่อ่านได้
ใช้ 0.01 คูณค่าที่อ่านได้
อ่านโดยตรง
อ่านโดยตรง
อ่านโดยตรง
ใช้ 100 คูณค่าที่อ่านได้
0-0.1V
0-0.5V
0-2.5V
0-10V
0-50V
0-250V
0-1,000V

8.3 การวัดแรงดันไฟสลับ

การวัดแรงดันไฟสลับ ตั้งสวิตทช์เลือกย่านไปที่ ACV มัลติมิเตอร์ซันวารุ่น yx-361TR มีทั้งหมด 5 ย่านวัดเต็มสเกลคือย่าน 2.5V, 10V, 50V, 250V และ 1,000V ย่าน 2.5V อ่านค่าที่สเกล AC 2.5V โดยเฉพาะ ส่วนย่านอื่นๆ อ่านที่สเกล DCV, A & ACV การวัดปฏิบัติดังนี้
1. ขั้วต่อสายวัดของมิเตอร์ยังคงใช้ที่ขั้วบวก (+) และขั้วลบ (-COM) เหมือนการวัด แรงดันไฟตรง แต่ขณะวัดแรงดันไม่ต้องคำนึงถึงขั้วบวก, ลบ เพราะแรงดันไฟสลับไม่มีขั้วตายตัว ขั้วสลับไปสลับมาตลอดเวลา
2. ปรับสวิตช์เลือกย่านวัดไปย่านที่เหมาะสม หากไม่ทราบค่าแรงดันไฟสลับให้ตั้งย่านวัดที่ย่านสูงสุดไว้ก่อนที่ 1,000V
3. การวัดแรงดันไฟสลับต้องนำมิเตอร์ไปต่อขนานกับวงจรโดยไม่ต้องคำนึงถึงขั้ววัด ย่านวัดของ ACV การต่อมัลติมิเตอร์วัดแรงดันไฟสลับสามารถต่อวัดสลับขั้วได้ แสดงดังรูปที่8.3 การอ่านค่าและการใช้สเกลย่านวัด แสดงดังตารางที่8.2

รูปที่8.3 การต่อมัลติมิเตอร์ วัดแรงดันไฟสลับ

ตารางที่8.2 การอ่านค่าและการใช้สเกลย่านวัดแรงดันไฟสลับ

ย่านตั้งวัด
สเกลใช้อ่าน
การอ่านค่า
ค่าที่วัดได้
2.5V
10V
50V
250V
1,000V
0-2.5
0-10
0-50
0-250
0-10
อ่านโดยตรง
อ่านโดยตรง
อ่านโดยตรง
อ่านโดยตรง
ใช้ 100 คูณค่าที่อ่านได้
0-2.5V
0-10V
0-50V
0-250V
0-1,000V

8.4 การวัดกระแสไฟตรง

การวัดกระแสไฟตรง ตั้งสวิตช์เลือกย่านไปที่ DCmA มัลติมิเตอร์ซันวารุ่น yx-361TR มีทั้งหมด 4 ย่านวัดเต็มสเกล คือ ย่าน 50?A (0.1VDC), 2.5mA, 25mA และ 0.25A (250mA) อ่านค่ากระแสที่สเกล DCV, A & ACV การวัดปฏิบัติดังนี้
1. สายวัดสีแดงเสียบเข้าที่ขั้วต่อขั้วบวก (+) สายวัดสีดำเสียบเข้าที่ขั้วต่อขั้วลบ (-COM) ของมิเตอร์ การวัดค่าใช้สายวัดทั้งสองขั้วไปวัดค่ากระแส
2. ปรับสวิตช์เลือกย่านวัดไปย่านที่เหมาะสม หากไม่ทราบค่ากระแสไฟตรง ให้ตั้งย่านวัดที่ย่านสูงสุดไว้ก่อนที่ 0.25A
3. การวัดกระแสไฟตรง ต้องนำมิเตอร์ไปต่ออนุกรมกับวงจร และต้องคำนึงถึงขั้วของมิเตอร์ขณะต่อวัดโดยยึดหลักดังนี้ ใกล้บวกต่อบวก ใกล้ลบต่อลบ การต่อมัลติมิเตอร์วัดกระแสไฟตรง แสดงดังรูปที่8.4 การอ่านค่าและการใช้สเกลย่านวัด แสดงดังตารางที่8.3

รูปที่8.4 การต่อมัลติมิเตอร์วัดกระแสไฟตรง

ตารางที่8.3 การอ่านค่าและการใช้สเกลย่านวัดกระแสไฟตรง

ย่านตั้งวัด
สเกลใช้อ่าน
การอ่านค่า
ค่าที่วัดได้
50?A (0.1V)
2.5mA
25mA
0.25A (250mA)
0-50
0-250
0-250
0-250
อ่านโดยตรงในหน่วย ?A
ใช้ 0.01 คูณค่าที่อ่านได้ในหน่วย mA
ใช้ 0.1 คูณค่าที่อ่านได้ในหน่วย mA
อ่านโดยตรงในหน่วย mA
0-50?A
0-2.5mA
0-25mA
0-250mA

8.5 การวัดความต้านทาน

การวัดความต้านทาน ตั้งสวิตช์เลือกย่านไปที่ มัลติมิเตอร์ซันวารุ่น yx-361TR มีทั้งหมด 5 ย่านวัด คือ ย่าน x1, x10, x100, x1k และ x10k อ่านค่าความต้านทานที่สเกล การวัดปฏิบัติดังนี้
1. โครงสร้างเบื้องต้นของโอห์มมิเตอร์ในมัลติมิเตอร์ ประกอบด้วยแบตเตอรี่ (ถ่านไฟฉาย) 2 ชุด คือชุดแบตเตอรี่ 3V (1.5V x 2) ใช้กับย่านวัด ย่าน x1, x10, x100 และ x1k ส่วนชุดแบตเตอรี่ 9V ถูกต่ออนุกรมร่วมกับชุด 3V เพื่อใช้งานย่านวัด ย่าน x10k แบตเตอรี่ ทั้ง 2 ชุด ต่ออนุกรมร่วมกับตัวต้านทานปรับค่าได้ 0 ADJ และต่ออนุกรมร่วมกับชุดขดลวดเคลื่อนที่ของมิเตอร์ โครงสร้างเบื้องต้นของโอห์มมิเตอร์ในมัลติมิเตอร์ แสดงดังรูปที่8.5

รูปที่8.5 โครงสร้างเบื้องต้นย่านวัดโอห์มของมิเตอร์ซันวา

2. สายวัดสีแดงเสียบเข้าที่ขั้วต่อขั้วบวก (+) สายวัดสีดำเสียบเข้าที่ขั้วต่อขั้วลบ (-COM) ของมิเตอร์ การวัดความต้านทานใช้สายวัดทั้งสองไปวัดค่า
3. ก่อนนำโอห์มมิเตอร์ไปใช้วัดตัวต้านทานทุกครั้ง และทุกย่านที่ตั้งวัดโอห์ม ต้องปรับแต่งเข็มชี้ของมิเตอร์ชี้ค่า 0 ก่อน ขณะช็อตปลายสายวัดดำ, แดง เข้าด้วยกัน โดยปรับที่ปุ่ม 0 ADJ แสดงดังรูปที่8.6

รูปที่8.6 ช็อตสายวัดเข้าด้วยกันเพื่อปรับแต่งโอห์มมิเตอร์ได้ 0 พอดี

รูปที่8.7 การวัดความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์ ตั้งย่านวัดโอห์ม()

4. สามารถนำโอห์มมิเตอร์ไปวัดค่าความต้านทานได้อย่างถูกต้อง ค่าที่อ่านออกมาได้จากโอห์มมิเตอร์คือค่าความต้านทานของตัวต้านทานนั้น การวัดค่าความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์ แสดงดังรูปที่8.7 การอ่านค่าและการใช้สเกลย่านวัด แสดงดังตารางที่8.4

ตารางที่8.4 การอ่านค่าและการใช้สเกลย่านวัดความต้านทาน

ย่านตั้งวัด

สเกลใช้อ่าน

การอ่านค่า

ค่าที่วัดได้

x1
x10
x100
x1k
x10k

0-

อ่านโดยตรง
ใช้ 10 คูณค่าที่อ่านได้
ใช้ 100 คูณค่าที่อ่านได้
อ่านโดยตรงในหน่วย k
ใช้ 10 คูณค่าที่อ่านได้ในหน่วย k

0-2k
0-20k
0-200k
0-2M
0-20M