การใช้เครื่องมือวัดและตรวจสอบ

 

เครื่องวัดไฟฟ้า


มัลติมิเตอร์ ( Multimeter ) เป็นเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่รวมเอาเครื่องวัด 3 ชนิด มาอยู่ในตัวเดียวกัน ดังแสดงในรูป

การเลือกใช้เครื่องวัดชนิดใดสามารถทำได้โดยการเลือกจากสวิตซ์ควบคุม สำหรับมัลติมิเตอร์นั้นประกอบด้วยเครื่องวัด ดังต่อไปนี้


1. แอมมิเตอร์ ( Ammeter ) ใช้สำหรับวัดค่ากระแสไฟฟ้า
2. โวลต์มิเตอร์ ( Voltmeter ) ใช้สำหรับวัดค่าแรงดันไฟฟ้า
3. โอห์มมิเตอร์ (Ohmmeter ) ใช้สำหรับวัดค่าความต้านทาน


       ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเครื่องวัดแบบแอนะล็อก ดังแสดงในรูป (ก) เป็นเครื่องวัดชนิดเดียวที่สามารถหาได้ในขณะนั้น แต่ในปัจจุบันถึงแม้เครื่องวัดชนิดนี้จะยังคงมีใช้งานอยู่ แต่ก็เริ่มได้รับการแทนที่จากเครื่องวัดแบบดิจิทัลมาตามลำดับ ดังแสดงในรูป (ข)

โครงสร้างของเครื่องวัด

          อุปกรณ์ภายในประกอบด้วย D' Arsonval หรือขดลวดเคลื่อนที่ ดังแสดงในรูป โดยขดลวดนี้จะใช้สำหรับวัดค่ากระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าหรือความต้านทาน ขดลวดทองแดงที่พันอยู่รอบแกนนี้รวมเรียกว่า อาร์มมาเจอร์ (Armature) ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระระหว่างขั้วแม่เหล็กถาวร 2 ขั้ว ส่วนสปริงภายในที่ยืดติดกับขดลวดเคลื่อนที่ซึ่งมีเข็มของเครื่องวัดต่อเข้าด้วยนี้ จะทำหน้าที่รั้งให้เข็มของเครื่องวัดชี้ที่ตำแหน่ง 0

 

รูปแสดงขดลวดเคลื่อนที่

 

การทำงานของเครื่องวัด

      ขดลวดเคลื่อนที่ภายในเครื่องวัดแบบแอนะล็อกนี้จะเป็นตัวผ่านของกระแสไฟฟ้า ไม่ว่าจะทำการวัดกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า หรือค่าความต้านทาน โดยการวัดผ่านสายวัดทั้งสอง เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าไปในขดลวดจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น โดยสนามแม่เหล็กนี้จะให้กำเนิดขั้วเหนือทางด้านขวา และขั้วใต้ทางด้านซ้ายของขดลวดเคลื่อนที่นี้ ดังแสดงในรูป (ก) ส่วนรูป (ข) แสดงการหาทิศทางของขั้วเหนือโดยใช้ กฎมือซ้าย (Left Hand Rule)


        แรงปฏิกิริยาระหว่างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากการไหลของกระแสไฟฟ้า กับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กถาวร ทำให้เกิดแรงผผลักชุดอาร์มาเจอร์ให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกาทั้งนี้เนื่องจากขั้วที่เหมือนกันจะเกิดการผลักกัน ดังแสดงในรูป

รูปแสดงปฏิกิริยาตอบสนองที่เกิดจากสนามแม่เหล็ก


          ขั้วใดที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกผลักจากขั้วใต้ของแม่เหล็กถาวร และถูกดึงดูดจากขั้วเหนือของแม่เหล็กถาวร ในขณะที่ขั้วเหนือที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะถูกผลักจากขั้วเหนือของแม่เหล็กถาวร และถูกดึงดูดจากขั้วใต้ของแม่เหล็กถาวรเช่นกัน ผลของแรงปฏิกิริยารวมทั้งหมดนี้จะเอาชนะแรงดึงที่เกิดจากสปริงที่คอยรั้งเข้มของเครื่องวัดไว้ ทำให้เข็มชี้เคลื่อนที่ไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่มากขึ้นก็จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดมากขึ้นและทำให้เกิดการผลักและดึงดูดกันมากขึ้น ผลทำให้การเบี่ยงเบนของเข็มนาฬิกามากยิ่งขึ้น ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า เมื่อกระแสมมีค่ามากขึ้นจะทำให้การเบี่ยงเบนของเข็มมากขึ้น
          ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลเข้าไปในขดลวดเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม จะทำให้ขั้วเหนือเกิดขึ้นทางด้านซ้าย และขั้วใต้เกิดขึ้นทางด้านขวาของอาร์มาเจอร์ ส่งผลให้เข็มเคลื่อนไปในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา และไปกระทบกับหลักหยุดเข็ม ดังแสดงในรูป ดังนั้น ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางตรงกันข้ามมีปริมาณมากเกินไป

ก็จะหาให้เครื่องวัดพังเสียหายได้ ซึ่งด้วยเหตุนี้ที่สายวัดจึงมีการบอกชนิดของขั้ว (+ และ - ) โดยเมื่อทำการวัดความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า จะต้องให้สายวัดสีแดง (+) ต่อเข้ากับจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า และต่อสายวัดสีดำ (-) เข้ากับจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า ข้อควรปฏิบัติอีกประการหนี่งคือเนื่องจากแรงโน้มถ่วงโลกมีผลต่อการเคลื่อนที่ของเข็มเครื่องวัด ดังนั้น เพื่อให้ได้ผลของการวัดถูกต้องจึงควรวางเครื่องวัดให้อยู่ในแนวราบหรือแนวระดับขณะทำการวัด

 

รูปแสดงการเคลื่อนที่ของเข็ม

 

ค่าความไวต่อการตอบสนองของเครื่องวัด


          ขดลวดอาร์มาเจอร์มีค่าความต้านทานค่าหนึ่งเรียกว่า ค่าความต้านทานภายใน ( Rm ) ซึ่งค่าความต้านทานภายในนี้จะมีค่าน้อยประมาณ 1 ถึง 500 โดยทั่วไปแล้วขดลวดนี้จะมีขนาดเล็กมาก (ขนาดเท่าเส้นผม) และไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าในปริมาณมาก ๆ ได้ ปริมาณกระแสไฟฟ้าจะอยู่ในย่าน 10 uA ถึง 10 mA ซึ่งค่ากระแสไฟฟ้านี้จะเป็นตัวกำหนดค่ากระแส FSD (Full - Scale Deflection) ของเครื่องวัด ซึ่งหมายถึงปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ทำให้เข็มของเครื่องวัดเคลื่อนที่ได้เต็มหน้าปัดทางด้านขวาพอดี ดังนั้นค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ทำให้เข็มของเครื่องวัดเคลื่อนที่ได้เต็มสเกล ( I m ) นี้ จึงเป็นตัวแสดง ค่าความไวต่อการตอบสนองของเครื่องวัด ( Sensitivity) ตัวอย่างเช่นเครื่องวัดที่ต้องการการกระแสไฟฟ้าเพียง 10 uA เพื่อให้เข็มเบี่ยงเบนไป FSD จะมีความไวมากกว่าเครื่องวัดที่ต้องการกระแสไฟฟ้าถึง 10 mA แผ่นภาพรายละเอียดของ Rm และ Im ดังแสดงในรูป

รูปแผ่นภาพแสดงเครื่องวัดชนิดแอนะล็อก

แอมมิเตอร์


         รูปแสดงเครื่องวัดที่มีค่ากระแสไฟฟ้าไหลสูงสุด (Im ) เท่ากับ 1 mA โดยเครื่องวัดนี้จะทำงานได้ถูกต้องเมื่อมีกระแสไฟฟ้าค่าใด ๆ ไหลผ่านในย่านตั้งแต่ 0 ถึง 1 mA แต่ถ้ากระแสไฟฟ้าทำการวัดมีค่าเกินกว่า 1 mA ซึ่งเกินกว่าอัตราทนกระแสของฟิวส์จะทำให้ฟิวส์ขาด ซึ่งเป็นการป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับเครื่องวัดได้ อย่างไรก็ตามการที่จะวัดค่ากระแสไฟฟ้าที่เกินกว่ากระแส FSD (Im ) สามารถทำได้โดยขั้นแรกจะต้องทราบถึงค่าความต้านทานภายในของเครื่องวัด และกระแส FSD ดังแสดงในรูป ใช้เครื่องวัดที่มีค่าความต้านทาภายใน 50 และกระแส FSD เท่ากับ 1 mA

รูปแสดงแอมมิเตอร์ขนาด 1 mA

 

ย่านการวัดของแอมมิเตอร์


         ค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่เครื่องวัดสามารถวัดได้ ดังแสดงในรูป มีค่าเท่ากับ 1 mA อย่างไรก็ตามถ้าต้องการวัดกระแสไฟฟ้าในย่านตั้งแต่ 0 ถึง 1 mA จำเป็นที่จะต้องมีเส้นทางให้กระแสไฟฟ้า 9 mA ไหลผ่าน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเพียงแค่ 1 mA เท่านั้นที่จะไหลผ่านเข้าไปยังขดลวดอาร์มาเจอร์ ตัวต้านทานขนาน หรือตัวต้านทานชันท์ ( Shunt Resistor , Rsh ) ที่จะนำมาต่อกับตัวต้านทานภายใน เพื่อที่จะเป็นทางผ่านของกระแสไฟฟ้าที่จะทำความเสียหายให้กับเครื่องวัดดังแสดงในรูป โดยค่าของตัวต้านทานชันท์นี้สามารถคำนวณได้จากการหาค่าแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อม Rsh ก่อน

 

รูปแสดงแอมมิเตอร์ขนาด 10 mA

         เพื่อที่จะทำให้แอมมิเตอร์สามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้หลาย ๆ ย่าน จึงได้ออกแบบให้สามารถเลือกตัวต้านทานชันท์ค่าต่าง ๆ ที่จะมาต่อขนานกับตัวต้านทานภายใน ดังแสดงในรูป (ก)
        ถ้าสวิตซ์เลื่อนไปที่ ตำแหน่ง A (ย่าน 0 ถึง 1 mA ) ไม่จำเป็นต้องต่อตัวต้านทานชันท์เนื่องจากกระแส FSD ที่ไหบผ่านขดลวดเคลื่อนที่มีค่าเท่ากับ 1 mA อยู่แล้ว
         ถ้าสวิตซ์เลื่อนไปที่ ตำแหน่ง B (ย่าน 0 ถึง 10 mA ) เท่ากับว่าได้เลือกตัวต้านทานชันทีค่า 5.6 (ได้คำนวนไปก่อนแล้ว ) เพื่อที่จะแบ่งกระแสไฟฟ้าค่า 9 mA ให้ไหลผ่านและยอมให้กระแสค่า 1 mA เท่านั้นที่ไหลผ่าน Rm

       ในตำแหน่ง C (ย่าน 0 ถึง 100 (ย่าน 0 ถึง 100 mA ) เลื่อนสวิตซ์ไปตำแหน่งตัวต้านทานชันท์ที่จะแบ่งปริมาณกระแสไฟฟ้า 99 mA ออกจากขดลวดเคลื่อนที่ เมื่อทำการวัดกระแสไฟฟ้าค่า 100 mA ค่าความต้านทานชันท์นี้คำนวนได้จาก

รูปแสดงแอมมิเตอร์ที่มีย่านการวัดหลายย่าน

          สุดท้ายถ้าสวิตซ์เลื่อนไป ตำแหน่ง D (ย่าน 0 ถึง 1000 mA ) เท่ากับว่าได้เลือก Rsh3ขนานกับ Rm เพื่อที่จะแบ่งกระแสไฟฟ้า 999 mA ออกจากขดลวดเคลื่อนที่ ค่าความต้านทาน Rsh3 คำนวนได้จาก

          รูป (ข) แสดงรูปลักษณะภายนอกของสวิตซ์หมุนแอมมิเตอร์ที่ใช้สำหรับเลือกย่านการวัดกระแสไฟฟ้าที่ต้องการส่วนการต่อแอมมิเตอร์เพื่อวัดกระแสไฟฟ้าในวงจร ดังแสดงในรูป (ค)

การวัดกระแสไฟฟ้า


        ข้อควรปฏิบัติเมื่อใช้แอมมิเตอร์วัดปริมาณกระแสไฟฟ้าในวงจร ดังนี้


1. เลือกย่านการวัดให้มีค่าสูงสุดก่อนเสมอ จากนั้นค่อยลดย่านการวัดลงตามค่ากระแสไฟฟ้าที่ทำการวัดได้ ทั้งนี้เพื่อป้องกันความเสียหายไม่ให้เกิดขึ้นกับแอมมิเตอร์
2. ต่อสายสีแดง ( + ) ของแอมมิเตอร์เข้ากับด้านที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวก และสายสีดำ ( - )เข้ากับด้านที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบของวงจร
3. การต่อแอมมิเตอร์จะต้องต่อในเส้นทางที่มีกระแสไฟฟ้าไหล นั่นคือ จะต้องทำาการเปิดวงจรก่อน จากนั้นจึงนำแอมมิเตอร์ไปต่ออันดับเข้ากับวงจร
4. ค่าความคลาดเคลื่อนของเครื่องวัดแบบแอนะล็อก ส่วนใหญ่จะประมาณ ของค่าที่อ่านได้เต็มสเกล ดังนั้น การอ่านค่ากระแสไฟฟ้าควรที่จะอ่านค่าให้ใกล้เคียงกับเต็มสเกลให้มากที่สุด ตัวอย่างเช่น ถ้ากระแสไฟฟ้าค่า 7 mA วัดจากสเกล 10 mA ค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดเท่ากับ +- 0.3 mA ดังนั้นค่าที่วัดได้จะมีค่าตั้งแต่ 6.7 - 7.3 mA
5. โดยปกติแล้วเครื่องวัดแบบแอนะล็อกจะมีกระจกติดตั้งอยู่ที่สเกลบริเวณด้านหลังเข็มทของเครื่องวัด ซึ่งจะช่วยสะท้อนเงาของเข็มให้ปรากฏบนกระจก ดังนั้น ขณะทำการอ่านค่าจะต้องมองในลักษณะตั้งตรง เพื่อให้เข็มของเครื่องวัดและเงาในกระจกทับกันพอดีจึงจะได้ค่าของการวัดที่ถูกต้อง


โวลท์มิเตอร์


            การเพิ่มของแรงดันไฟฟ้าทำให้ปริมาณของกระแสไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้นด้วย จากความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าในลักษณะนี้ จึงสามารถนำเอาหลักการทำงานของเครื่องวัดชนิดขดลวดเคลื่อนที่มาใช้วัดแรงดันไฟฟ้าได้ ดังแสดงในรูป (ก)
จากรูป Im = 1 mA และ Rm = 10 ถ้าต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าขนาด 10 mV เข้ากับขดลวดที่มีค่าความต้านทานภายใน 10 จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหล 1 mA


กระแสไฟฟ้า 1 mA นี้จะทำให้เข็มของเครื่องวัดเบี่ยงเบนเต็มสเกล (FSD) และสามารถทำการวัดแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ที่อยู่ในย่านระหว่าง 0 ถึง 10 mV ได้

 

ย่านการวัดของโวลต์มิเตอร์


           เพื่อที่จะวัดแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดมากกว่า 10 mV จะต้องใช้ตัวต้านทานที่เรียกว่า ตัวต้านทานแบบตัวคูณ (Multiplier Resistor ) ต่อเพิ่มเข้าไปเพื่อที่จะแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มเข้ามานี้ ตัวอย่างเช่น ถ้าต้องการวัดแรงดันไฟฟ้าย่านตั้งแต่ 0 ถึง 100 mV ก่อนอื่นจะต้องตระหนักว่าแรงดันไฟฟ้าขนาด 10 mV ที่ตกคร่อมค่าความต้านทานของขดลวดเคลื่อนที่ ( Rm = 10 ) ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหล 1 mA ( Im = 10 mV/10 = 1 mA ) และเข็มของเครื่องวัดจะชี้เต็มสเกลพอดี ดังนี้ เมื่อต้องการวัดแรงดันไฟฟ้าขนาด 100 mV จะต้องนำตัวต้านทานแบบตัวคูณมาต่ออันดับกับ Rm เพื่อที่จะแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มเข้ามาขนาด 90 mV นี้ โดยค่าความต้านทานของตัวต้านทานแบบตัวคูณนี้สามารถคำนวณได้จาก กฎของโอห์ม ดังนี้

         ถ้าติดตั้งสวิตซ์เลือกตำแหน่งเข้ากับวงจรภายใน ดังแสดงในรูป (ข) ทำให้สามารถเลือกได้ทั้งตำแหน่ง A นั้นคือ ตัดตัวต้านทานแบบตัวคูณออกไปเพื่อให้วัดค่าแรงดันไฟฟ้าขนาด 10 mV ได้ หรือเลือกที่ตำแหน่ง B เพื่อให้ตัวต้านทานแบบตัวคูณต่ออันดับเข้ากับ Rm และสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าในย่าน 100 mV ได้
         รูป (ก) แสดงโวลต์มิเตอร์ที่มีย่านวัดหลายย่าน ซึ่งวงจรภายในประกอบด้วยตัวต้านทานแบบตัวคูณ 4 ตัว เพื่อใช้สำหรับเลือกย่านการวัดในแต่ละย่าน
         ตำแหน่ง A ถ้าเลือกย่านการวัดที่ 10 mV จึงไม่จำเป็นที่จะต้องต่อตัวต้านทานแบบตัวคูณเข้ากับวงจร เนื่องจากว่าถ้าต่อแรงดันไฟฟ้าขนาด 5 mV คร่อมขั้วบวกและขั้วลบของเครื่องวัดจะทำให้เข็มของเครื่องวัดชี้แสดงครึ่งหนึ่งของ FSD แต่ถ้าต่อแรงดันไฟฟ้าขนาด 10 mV จะทำให้เข็มเบี่ยงเบนไปเต็ม FSD
ตำแหน่ง B ถ้าเลือกย่านการวัดที่ 10 mV แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มเข้ามาซึ่งมีค่าเท่ากับ 90 mA ( 100 mA - 10 mV ) จะต้องไปตกคร่อมที่ตัวต้านทานแบบตัวคูณตัวแรก ( Rmlt1 ) ซึ่งมีค่าความต้านทานเท่ากับ

        ตำแหน่ง C ถ้าเลือกย่านการวัดที่ 1 V ( 1,000 mV ) แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นซึ่งเท่ากับ 990 mV (1,000 mV - 10 mV ) จะต้องไปตกคร่อมที่ตัวต้านทานแบบตัวคูณที่สอง ( Rmlt2 ) ซึ่งมีค่าความต้านทานเท่ากับ

             ตำแหน่ง D เลือกย่านการวัด 10 V หรือ 10,000 mV ซึ่งส่วนต่างของแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 10,000 mV - 10 mV = 9,990 mV

           ตำแหน่ง E เลือกย่านการวัด 100 V หรือ 100,000 mV มีส่วนต่างของแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 100,000 mV - 10 = 99,990 mV

รูปแสดงโวลต์มิเตอร์ที่มีย่านการวัดหลายย่าน

รูป (ข) แสดงรูปลักษณะภายนอกของสวิตซ์เลือกตำแหน่ง ซึ่งจะใช้สำหรับเลือกย่านแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการวัด ส่วนรูป (ค) แสดงการใช้โวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าในวงจร

การวัดแรงดันไฟฟ้า


ข้อควรปฏิบัติเมื่อใช้โวลต์วัดแรงดันไฟฟ้าในวงจร มีดังนี้


1. ต้องตั้งย่านการวัดให้อยู่ในย่านสูงสุดก่อนเสมอ (100 V) จากนั้นจึงค่อยลดลงตามขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ทำการวัดได้
2. ต่อสายสีแดง ( + ) เข้ากับด้านที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวก และต่อสายสีดำ ( - ) เข้ากับด้านที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบ
3. การต่อโวลต์มิเตอร์จะต้องต่อขนานกับตัวอุปกรณ์ที่ต้องการวัด
4. ค่าความคลาดเคลื่อนของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากเครื่องวัดแบบแอนะล็อก จะมีค่าประมาณ 3% ดังนั้น ถ้าวัดแรงดันไฟฟ้าขนาด 7 V ค่าที่อ่านได้จะประมาณ 6.7-7.3 V
5. การอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าจากเครื่องวัดจะต้องอ่านในลักษณะตั้งตรงกับเข็มของเครื่องวัดทั้งนี้เพื่อให้เข็มของเครื่องวัดและเงาของเข็มในกระจกทับกันพอดีจึงจะได้ค่าที่ถูกต้อง

โอห์มมิเตอร์



        ค่าความต้านทานสามารถวัดโดยใช้เครื่องวัดที่อาศัยหลักการทำงานของขดลวดเคลื่อนที่เช่นเดียวกัน จากรูป (ก) แสดงโครงสร้างภายในของโอห์มมิเตอร์ สิ่งที่แตกต่างของเครื่องวัดชนิดนี้ คือ แบตเตอรี่ขนาด 1.5 V ที่ใช้เป็นแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าเมื่อใช้วัดค่าความต้านทานเมื่อนำสายวัดมาแตะกันเข็มของเครื่องวัดจะชี้เต็มสเกล (0 ) โดยสามารถปรับค่าความต้านทานจนเข็มชี้ FSD ( 1 mA ) ค่าความต้านทานรวมที่ทำให้เข็มของเครื่องวัดชี้เต็มสเกลนี้มีค่าเท่ากับ

               เนื่องจากค่าความต้านทานของขดลวดเคลื่อนที่ (Rm) มีค่าเท่ากับ 10 ดังนั้น ตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ภายในจึงต้องปรับให้มีค่าเท่ากับ 1,490 (1,500 - 10 = 1,490 ) เพื่อที่จะทำให้ค่าความต้านทานรวมของวงจรเท่ากับ 1,500 และทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าสูงสุด ( Im ) ที่ทำให้เข็มชี้เต็มสเกล (FSD) ซึ่งมีค่าเท่ากับ 1 mA การปรับค่าความต้านทานให้เครื่องวัดชี้ที่ตำแหน่ง 0 นี้เรียกว่า การปรับค่าศูนย์โอห์ม (Zero -Ohms Adjust) โดยเมื่อนำสายวัดมาแตะกันเข็มของเครื่องวัดชี้เต็มสเกล (ด้านขวาสุด) ซึ่งแสดงว่าไม่มีค่าความต้านทานระหว่างสายวัดทั้งสอง (0 ) แต่เมื่อมีค่าความต้านทานใด ๆ อยู่ระหว่างสายวัดทั้งสองค่าความต้านทานนี้จะทำให้ระยะการเบี่ยงเบนของเข็มชี้เปลี่ยนแปลงไป โดยถ้าค่าความต้านทานสูงจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรได้น้อย ส่งผลให้การเบี่ยงเบนของเข็มชี้เกิดขึ้นน้อยตามไปด้วย ดังในรูป ( ข )

        เหตุที่ต้องปรับค่าศูนย์โอห์มให้กับเครื่องวัดเนื่องจากการคายประจุของแบตเตอรี 1.5 V ภายในของเครื่องวัดเมื่อเวลาผ่านไปนั่นเอง การลดค่าความต้านทานของตัวต้านทานปรับค่าได้จะทำให้ค่ากระแสสูงสุด (Im) ยังคงทำให้เข็มชี้เต็มสเกล (FSD) อยู่เช่นเดิม นั่นคือ มีกระแสไฟฟ้าปริมาณ 1 mA ไหล เมื่อนำสายวัดทั้งสองมาแตะกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อแบตเตอรี่ภายในคายประจุจนเหลือแรงดันไฟฟ้า 1 V จะต้องทำการปรับค่าความต้านทานให้เท่ากับ 990 ดังนั้น ค่าความต้านทานของวงจรในเครื่องวัดจึงมีค่าเท่ากับ

      ซึ่งขณะนี้ถือว่าเครื่องวัดได้ทำการปรับศูนย์โอห์มแล้ว เนื่องจากมีกระแสไฟฟ้าไหลเข้าไปในขดลวดเคลื่อนที่มีค่าเท่ากับ 1 mA และทำให้เข็มชี้เต็มสเกล FSD
       รูปที่ 14 - 13 (ก) แสดงตัวอย่างของโอห์มมิเตอร์ที่มีกระแสไฟฟ้าไหลภายใน 1 mA และมีค่าความต้านทานของขดลวด 10 โดยนำโอห์มมิเตอร์นี้มาวัดตัวต้านทาน 3 ค่า เพื่อแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองของโอห์มมิเตอร์ต่อการวัดค่าความต้านทาน

รูปแสดงการตอบสนองของโอห์มมิเตอร์ต่อตัวต้านทานค่าต่างๆ

1. ถ้านำสายวัดทั้งสองมาแตะกัน ค่าความต้านทานรวมของวงจรจะมีค่าเท่ากับ

และทำให้เข็มชี้เบี่ยงเบนไปเต็มสเกล ดังแสดงในรูป (ข)

2. ถ้าวัดตัวต้านทานค่า 1,500 ค่าความต้านทานรวมของวงจรจะมีค่าเท่ากับ

เนื่องจากกระแสไฟฟ้า 1 mA ทำให้เข็มชี้เต็มสเกล ดังนั้นกระแสไฟฟ้า 0.5 mA จึงทำให้เข็มเบี่ยงเบนไปครึ่งหนึ่งของสเกล ดังแสดงในรูป (ค)

3. ถ้าวัดตัวต้านทานค่า 4,500 ค่าความต้านทานรวมของวงจรจะมีค่าเท่ากับ

ดังนั้น กระแสไฟฟ้า 0.25 mA จึงทำให้เข็มของเครื่องวัดเบี่ยงเบนไป 1 ใน 4 ของสเกล ดังแสดงในรูปที่ 14 - 13 (ง)

 

ย่านการวัดของโอห์มมิเตอร์


         รูป (ก) แสดงรูปลักษณะภายนอกของโอห์มมิเตอร์ ซึ่งมีย่านการวัดหลายย่านส่วนรูป (ข) แสดงค่าความต้านทานที่ต่อแบบอันดับ และค่าความต้านทานชันท์ที่ต่ออยู่ภายในเพื่อใช้สำหรับเลือกย่านการวัดค่าความต้านทานที่แตกต่างกัน สำหรับย่านการวัดของโอห์มมิเตอร์นี้จะแปลความหมายแตกต่างไปจากของแอมมิเตอร์ และโวลต์มิเตอร์ ดังแสดงในรูป (ก) ย่านการวัด R x 1, R x 10 และ R x 100 จะใช้เป็นค่าตัวคูณกับค่าที่อ่านได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าเข็มชี้ที่ตำแหน่ง 500 และตั้งย่านการวัดที่ R x 10 ดังนั้น ค่าความต้านทานที่วัดได้จริงจะมีค่าเท่ากับ

           ภายในโอห์มมิเตอร์จะมีแบตเตอรีขนาดเล็ก 1.5 V ซึ่งจะใช้สำหรับย่านการวัด R x 1, R x 10 และ R x 100 และใช้แบตเตอรีขนาด 9 หรือ 15 V สำหรับย่านการวัด R x 1000 หรือสูงกว่ารูป ( ข ) แสดงวงจรภายในของโอห์มมิเตอร์ เมื่อเลือกย่านการวัด R x 1 ซึ่งจะไม่มีตัวต้านทานแบบตัวคูณมาต่ออันดับ หรือตัวต้านทานชันท์มาต่อชขนานกับตัวต้านทานภายใน ดังนั้นเมื่อนำสายวัดทั้งสองมาแตะกันจึงทำให้เข็มของเครื่องวัดชี้ไปด้านขวาสุดของสเกล (0 )

รูปแสดงโอห์มมิเตอร์ที่มีย่านการวัดหลายย่าน

 

การวัดค่าความต้านทานด้วยโอห์มมิเตอร์


ข้อควรปฏิบัติเมื่อใช้โอห์มมิเตอร์วัดค่าความต้านทานในวงจร มีดังนี้


1. นำปลายสายวัดทั้งสองมาแตะกัน จากนั้นให้ปรับที่ปุ่ม Zero - Ohms Adjust เพื่อให้เข็มของเครื่องวัดชี้ที่ตำแหน่ง 0 การทำเช่นนี้เพื่อตรวจสอบว่าเครื่องวัดยังทำงานได้ถูกต้อง
2. ต้องแน่ใจว่าไม่ม่แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่ต้องการวัด ทั้งนี้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ในวงจรเมื่อรวมกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ภายในจะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรมากเกินไป ซึ่งจะทำความเสียหายให้กับเครื่องวัดได้
3. ต่อสายวัดคร่อมกับอุปกรณ์ที่ต้องการวัด อ่านค่าที่วัดได้จากสเกล จากนั้นนำค่าที่อ่านได้คูณเข้ากับย่านาการวัดที่ตั้งไว้ ได้แก่ x1 , x10 , x100 , x1,000 หรือมากกว่า
4. เมื่อทำการวัดค่าความต้านทานของอุปกรณ์ใด ๆ ขณะที่อุปกรณ์นั้นยังต่ออยู่ในวงจรจะทำให้ค่าที่วัดได้ผิดพลาด ทั้งนี้เนื่องจากผลของตัวต้านทานอื่นที่อาจต่อขนานกับอุปกรณ์ที่ต้องการวัดนี้ การแก้ไขทำได้โดยให้ปลดปล่อยด้านหนึ่งของอุปกรณ์ที่ต้องการวัดออก จากนั้นจึงทำการวัด

 

ออสซิสโลสโคป (Oscilloscope)


      ออสซิสโลสโคป หรือบางครั้งเรียกสั้น ๆ ว่า สโคป ( Scope ) ที่ใช้งานกันอยู่ทั่ว ๆ ไป ดังแสดงในรูป สำหรับการใช้งานของออสซิสโลสโคปนั้น จะใช้แสดงรูปคลื่นสัญญาณ หรือช่วงห่างของสัญญาณ โดยรูปคลื่นสัญญาณที่ได้อาจเป็นแบบไซน์ แบบสี่เหลี่ยม แบบสามเหลี่ยมหรือแบบฟันเลื่อย เป็นต้น สำหรับความแตกต่างของรูปคลื่นสัญญาณจะขึ้นอยู่กับการวัดที่จุดใด ๆ ภายในวงจร จากนั้นรูปคลื่นสัญญาณที่ได้จะไปปรากฏที่หลอดคาโธด ( Cathoe - Ray Tube , CRT ) ซึ่งมีลักษณะเป็นจอแสดงผลเช่นเดียวกับจอของเครื่องรับโทรทัศน์ และจอของเครื่องคอมพิวเตอร์จากรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏบนจอ CRT นี้ ทำให้สามารถวัด หรือคำนวนหาคาบเวลา ความถี่และคุณลักษณะของแอมปลิจูด เช่น ค่า rms , ค่าเฉลี่ย , ค่า peak - to peak เป็นต้น

 

รูปออสซิลโลสโคป

      นอกจากนั้น ออสซิสโลสโคปยังช่วยให้สามารถตรวจสอบหาจุดเสียที่เกิดภายในวงจรได้ รูปแสดงความแตกต่างของรูปคลื่นสัญญาณจากการวัดที่จุดวัดที่แตกต่างกันภายในวงจร ซึ่งรูปคลื่นสัญญาณ หรือข้อมูลที่ได้รับจากการวัดด้วยออสซิสโลสโคปนี้เป็นประโยชน์มากมายแก่นักอิเล็กทรอนิกส์ในการวิเคราะห์การทำงานของวงจร

รูปแสดงรูปสัญญาณที่ได้จากการวัดที่จุดต่างๆ ในวงจร

 

การควบคุมการทำงาน


         ออสซิสโลสโคปที่ใช้ในปัจจุบันได้รับการออกแบบให้มีรูปลักษณะที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามสำหรับการทำงานในฟังก์ชันหลัก ๆ จะยังคงลักษณะการใช้งานที่คล้ายกัน รูปแสดงปุ่มฟังก์ชันบริเวณด้านหน้าของออสซิสโลสโคปทั่ว ๆ ไป ซึ่งประกอบด้วยปุ่มฟังก์ชันควบคุมทำงาน ดังนี้

 

ฟังก์ชันควบคุมทั่วไป


- ควบคุมความเข้มของลำแสง ( Intensity Control ) ช่วยควบคุมความสว่างของรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏบนจอ CRT
- ควบคุมความคมชัด ( Focus Control ) ปรับความคมชัดของสัญญาณ และรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏบนจอ
- สวิตซ์เปิด/ปิดเครื่อง ( Power On/Off ) เป็นสวิตซ์ควบคุมการเปิด หรือปิดใช้งานออสซิสโลสโคป พร้อมทั้งแสดงไฟบอกขณะเปิดใช้งาน

      ออสซิสโลสโคปบางแบบสามารถที่จะแสดงรูปคลื่นสัญญาณได้มากกว่า 1 รูปคลื่น ดังแสดงในรูป โดยเรียกออสซิสโลสโคปชนิดนี้ว่า ออสซิสโลสโคปแบบ Dual - trace Oscilloscope ซึ่งออสซิสโลสโคปแบบนี้มีประโยชน์ทำให้เราสามารถทำการเปรียบเทียบเฟสแอมปลิจูด รูปลักษณะของสัญญาณ และคาบเวลาของ 2 รูปคลื่นสัญญาณ ที่วัดจากจุดทดสอบ 2 จุด โดยการป้อนสัญญาณแรกเข้าที่ช่องรับสัญญาณ A (Channel A) และสัญญาณที่สองเข้าที่ช่องรับสัญญาณ B (Channel B)

 

เครื่องกำเนิดสัญญาณ (Function Generator)


         หลังการการสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ เสร็จเรียบร้อยแล้ว อาจมีความจำเป็นต้องป้อนสัญญาณที่มีรูปแบบและความถี่ที่แน่นอนเข้าไปในวงจร ทั้งนี้ก็เพื่อเป็นการทดสอบการทำงานของวงจรที่สร้างขึ้น สำหรับเครื่องกำเนิดสัญญาณที่สามารถนำไปใช้งานได้หลายหน้าที่ และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย มีชื่อเรียกว่า Function Generator ซึ่งเครื่องกำเนิดสัญญาณนี้จะให้รูปสัญญาณออกมาได้หลายแบบ เช่น รูปคลื่นไซน์ รูปสี่เหลี่ยม รูปสามเหลี่ยม หรือแบบฟันเลื่อย เป็นต้นรูป (ก) แสดงภายถ่ายของเครื่องกำเนิดสัญญาณ ส่วนรูป (ข) แสดงภาพวาดของเครื่องกำเนิดสัญญาณที่สามารถทำการตั้งโปรแกรมการทำงานได้

รูปแสดงเครื่องกำเนิดสัญญาณ