14 เครื่องมือวัดและทดสอบ

admin

• ที่มาของแหล่งข้อมูล http://www.kpp.ac.th/
  

สาระสำคัญ

::: เนื่องจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ทำงานด้วยสัญญาณทางไฟฟ้าซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นหรือจับต้องได้ ดังนั้นการตรวจสอบและวิเคราะห์วงจร จึงต้องอาศัยเครื่องมือวัดและทดสอบทางอิเล็กทรอนิกส์มาช่วย ในการหาขนาด หรือรูปร่างของสัญญาณ

จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

บอกส่วนประกอบและปุ่มใช้งานของมัลติมิเตอร์ได้ สามารถใช้มัลติมิเตอร์ในการวัดขนาดทางไฟฟ้าได้ บอกส่วนประกอบและปุ่มใช้งานของฟังก์ชันท์เจ็นเนอเรเตอร์ได้ สามารถใช้งานฟังก์ชันท์เจนเนอเรเตอร์ได้ บอกส่วนประกอบและปุ่มใช้งานของออสซิลโลสโคปได้ สามารถใช้ออสซิลโลสโคปในการวัดขนาดและสัญญาณทางไฟฟ้าได้

มัลติมิเตอร์

มัลติมิเตอร์ (Multi Meter) เป็นเครื่องมือวัดพื้นฐานทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย เพราะมีราคาไม่แพงและสามารถวัดขนาดทางไฟฟ้าได้หลายอย่าง มัลติมิเตอร์ที่ใช้งานกันทั่วไป ส่วนใหญ่จะเป็นแบบขดลวดเคลื่อนที่ โดยสามารถทำการวัดพื้นฐานได้ 4 อย่างคือ

วัดแรงดันไฟตรง วัดแรงดันไฟสลับ วัดกระแสไฟตรง วัดค่าความต้านทาน

โดยมีลักษณะและส่วนประกอบดังรูป

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

โดยส่วนประกอบต่างๆเป็นดังนี้

เข็มมิเตอร์ : ใช้อ่านค่าร่วมกับสเกลวัด สกรูปรับแต่งเข็ม : ใช้ปรับแต่งให้เข็มชี้ในตำแหน่งเลข 0 เพื่อความถูกต้องก่อนเริ่มวัด ขั้วต่อ OUTPUT ใช้วัดสัญญาณไฟฟ้า โดยจะตัดค่าไฟตรงของสัญญาณออกไป ขั้วต่อ + หรือ ขั้ว P ใช้ต่อกับสายวัดสีแดง ขั้วต่อ – หรือ COM ใช้ต่อกับสายวัดสีดำ ฝาด้านหน้า สเกลวัด กระจก ฝาด้านหลัง ปุ่มปรับ 0 โอห์ม ADJ : ใช้ปรับแต่งในการวัดค่าความต้านทาน ปุ่มเลือกย่านวัด

หมายเหตุ มัลติมิเตอร์แต่ละยี่ห้อและแต่ละรุ่นอาจมี ปุ่มและตำแหน่งของปุ่มที่แตกต่างกัน การใช้งานจึงควรดูที่ชื่อปุ่มเป็นหลัก

การอ่านสเกล

การอ่านค่าจากมัลติเตอร์จะต้องอ่านสเกลที่ตรงกับย่านวัด จึงจะได้ค่าที่ถูกต้อง โดยส่วนใหญ่มักมีสเกลดังรูป

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

โดย …           สเกล A ใช้อ่านค่าความต้านทาน           สเกล B ใช้ อ่านค่ากระแสและแรงดันไฟตรง           สเกล C ใช้อ่านค่าแรงดันไฟสลับ           สเกลอื่น ๆ ใช้ในการอ่านค่าพิเศษต่างๆ เช่น ค่าอัตราขยาย และกระแสรั่วไหล เป็นต้น

ในการอ่านค่าให้ถูกต้อง จะต้องมองให้เข็มทับกับเงาของเข็มบนกระจกเงาบนสเกล แล้วจึงทำการอ่านค่าตามสเกลที่ตรงกับย่านวัด และ ควรวางมิเตอร์ในแนวที่กำหนดซึ่งส่วนใหญ่จะวางแนวนอน ค่าที่อ่านจึงจะถูกต้อง

การวัดแรงดันและกระแสไฟตรง

กรณีการวัดแรงดันจะต้องต่อสายวัดคร่อมหรือขนานกับอุปกรณ์ที่จะวัด แต่ถ้าเป็นการวัดกระแส จะต้องต่อสายวัดในลักษณะอนุกรมกับวงจรที่จะวัด  ดังรูปที่ 14.3

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

ขั้นตอนในการวัด เป็นดังนี้

ตั้งย่านวัดให้ถูกต้อง คือ ถ้าวัดแรงดันต้องใช้ย่านวัด DC V ถ้าวัดกระแสต้องใช้ย่านวัด DC mA ตั้งย่านวัดที่มีค่าเหมาะสม ถ้าไม่สามารถประเมินค่าที่จะวัดได้ ให้ตั้งย่านวัดสูงๆไว้ก่อน แล้วค่อยลดย่านวัดลง เพื่อมิเตอร์จะได้ไม่เสียเนื่องจากตีเกินสเกล ต้องต่อสายวัดให้ถูกต้อง คือ ถ้าวัดแรงดันจะต่อขนานกับตำแหน่งที่จะวัด แต่ถ้าวัดกระแสจะต้องต่ออนุกรมกับวงจรที่จะวัด ต้องต่อขั้วสายวัดให้ถูกต้องมิฉะนั้นเข็มจะตีกลับทำให้เสียได้ อ่านค่า จากสเกลที่ถูกต้อง โดยในกรณีย่านวัดค่าแรงดันไฟตรงส่วนใหญ่จะมี 7 ย่านวัดโดยสเกลที่ใช้อ่าน และตัวคูณค่า จะเป็นดังตาราง

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

ย่านวัดกระแส จะมีทั้งหมด 4 ย่านวัด โดยแสดงสเกลที่ใช้อ่าน และตัวคูณค่า ดังตาราง

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

การวัดแรงดันไฟสลับ

จะกระทำในลักษณะเช่นเดียวกับการวัดแรงดันไฟตรง คือต่อสายวัด คร่อมขนานกับอุปกรณ์ หรือตำแหน่งที่จะวัด แต่ไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงขั้วสาย  และจะต้องตั้งย่านวัดที่ AC V สำหรับย่านวัดจะมีทั้งสิ้น 4 ย่านวัด โดยสเกลและตัวคูณค่าจะเป็นดังตาราง

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

การวัดค่าความต้านทาน

การวัดค่าความต้านทานเราจะใช้ย่านวัด W  โดยจะมี 4-5 ย่านวัด คือ

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

ขั้นตอนในการวัดกระทำดังนี้

ทำการแต่งก่อนวัด โดยนำปลายสายวัดทั้งสองมาแตะกัน เข็มมิเตอร์จะตีขึ้น ถ้าเข็มไม่ตีขี้น อาจเป็นเพราะ แบตเเตอรี่ที่อยู่ภายในมัลติมิเตอร์ อาจจะหมด (ในมิเตอร์จะมีแบตเตอรี่ภายในเป็น ขนาด 1.5 V 2 ก้อน และ ขนาด 9 V 1 ก่อน ใช้ในกรณีวัดค่าความต้านทาน) หมุนปุ่มปรับ 0 โอห์ม ADJ จนกระทั่งเข็มชี้ที่ปลายสเกลด้านขวาที่ตำแหน่ง 0 โอห์ม จากนั้นนำปลายสาย ไปต่อวัดตัวต้านทาน หรืออุปกรณ์ที่ต้องการ (ในขณะวัดจะต้องไม่มีไฟผ่านอุปกรณ์ที่วัด มิฉะนั้น มิเตอร์อาจไหม้ได้) อ่านค่าตาม สเกล A และใช้ตัวคูณค่าตามตารางด้านบน

เครื่องกำเนิดสัญญาณไฟฟ้า

เครื่องกำเนิดสัญญาณไฟฟ้า หรือที่เรียกกันว่าซีกแนลเจนฯ (Signal Generator)  หรือ ฟังก์ชันท์เจนฯ (Function Generator)  คือเครื่องมือที่ใช้ผลิตสัญญาณทางไฟฟ้า รูปร่างต่างๆ เช่น รูปซายน์ (Sine Wave) รูปสี่เหลี่ยม(Square Wave)  รูปสามเหลี่ยมหรือรูปฟันเลี่อย (Triangle or Saw Tooth Wave) โดยลักษณะและส่วนประกอบจะเป็นดังรูป

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

วิธีใช้งาน

1.        เปิดปุ่ม POWER (หมายเลข 2) 2.        เลือกรูปแบบสัญญาณจากปุ่มเลือกรูปสัญญาณ (หมายเลข 5) 3.        เลือกย่านวัดจาก ปุ่มเลือกย่านความถี่ (หมายเลข 6) 4.        ปรับค่าความถี่จากสเกล (หมายเลข 8) 5.        ปรับค่าความแรงสัญญาณโดยการหมุน ตัวปรับระดับแรงดันขาออก (หมายเลข 7) 6.        ต่อสายต่อเข้าที่ขั้วต่อสัญญานขาออก (หมายเลข 4) 7.        ใช้ออสซิลโลสโคป วัดความแรงและรูปสัญญาณก่อนต่อให้กับวงจร 8.        หากสัญญานแรงเกินไปให้ปรับลดความแรงจากตัวปรับลดทอนสัญญาณ (หมายเลข 3) 9.        การใช้งานควรต่อผ่านตัวเก็บประจุ เพื่อกันไฟตรงจากวงจรที่ต่อไหลเข้าเครื่องกำเนิดสัญญาณ

เครื่องกำเนิดสัญญาณ ซึ่งเป็นฟังก์ชันท์เจนฯ ยังเแบ่งออกตามย่านความถี่ คือย่านความถี่เสียง (Audio Frequency) มักเรียกว่า เอเอฟเจนฯ(AF Generator) และ ย่านความถี่วิทยุ (Radio Frequency) มักเรียกว่า อาร์เอฟเจนฯ(RF Generator) นอกจากนี้ ยังมี เครื่องกำเนิดสัญญาณรูป สี่เหลี่ยมที่สามารถปรับช่วงความกว้างของสัญญาณ (Pulse Width)ได้ เรียกว่า พัลซ์เจนเนอเรเตอร์ (Pulse Generator) และ เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปซายน์ ที่สามารถปรับช่วงความถี่ในช่วงกว้างเรียกว่า สวีฟ เจนเนอเรเตอร์ (Sweep Generator) ซึ่งมักใช้กับวงจรวิทยุ-โทรทัศน์

ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope)

ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดสัญญาณทางไฟฟ้า ข้อดีของออสซิลโลสโคปคือ นอกจากจะได้ขนาดของสัญญาณแล้ว เรายังเห็นรูปร่างของสัญญาณด้วยว่ามีรูปอย่างไร นอกจากนี้ออสซิลโลสโคปยังมีความต้านทานภายในสูงมาก ทำให้ การวัดแรงดันมีความถูกต้องมากขึ้น ในกรณีวัดแรงดันตกคร่อมความต้านทานที่มีค่าสูงๆ ลักษณะส่วนประกอบ และปุ่มปรับต่างๆ ของออสซิลโลสโคปจะเป็น ดังรูป

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

ก่อนเริ่มใช้งาน

ก่อนการนำออสซิลโลสโคปไปใช้งาน ในการวัดขนาดและสัญญานต่างๆ เราจะต้องทำการปรับแต่งออสซิลโลสโคปให้ถูกต้องเสียก่อนดังนี้

เปิดปุ่ม Power ของเครื่อง ปรับ ความเข้มของแสง(ปุ่ม INTEN) และ โฟกัส (ปุ่ม FOCUS)ให้เหมาะสม ต่อสายวัดเข้ากับขั้วอินพุต ของ แชนแนล 1 (CH-1)  หรือ แชนแนล 2 (CH-2) นำสายวัดต่อเข้าที่ขั้ว CAL ของออสซิลโลสโคป เพื่อตรวจสอบสายและหัววัดก่อนเริ่มวัด ตั้ง แชนแนลการวัดให้ถูกต้อง  โดยใช้ปุ่มเลือกแชนแนล (ปุ่มที่ 17) ว่าต้องการวัดที่แชนแนลไหน หรือต้องการแสดงทั้ง 2 แชนแนล (Dual) ตั้งสวิตช์เลือกไว้ที่ตำแหน่ง GND ก่อน ทำการปรับเส้นภาพบนจอให้อยู่ตรงตำแหน่งแนวเส้นหลักดังรูป โดยใช้ ปุ่ม X-POS (ปุ่มที่ 9) และ Y-POS (ปุ่มที่ 8)

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

หลังจากที่เราทำการปรับแต่งออสซิลโลสโคปเรียบร้อย ดังกล่าวข้างต้นแล้ว เราก็สามารถนำออสซิลโลสโคป ไปใช้ในการวัดค่าต่างๆ ทางไฟฟ้าได้ดังนี้

วัดแรงดันด้วยออสซิลโลสโคป

วิธีวัดแรงดันด้วยออสซิลโลสโคป ทำในลักษณะเช่นเดียวกับการวัดด้วยมัลติมิเตอร์  คือต่อสายวัดเข้าคร่อมตัวอุปกรณ์หรือจุดที่ต้องการวัด แล้วทำการปรับค่าต่างๆดังนี้

1.        ถ้าเป็นการวัดสัญญาณรวม ให้เลื่อนสวิตช์ เลือกสัญญาณ DC-AC-GND ไปที่ DC 2.        แต่ถ้าต้องการตัดสัญญานไฟตรงออกจากสัญญาณ ให้ต้อง เลื่อนสวิตช์เลือกสัญญาณ DC-AC-GND ไปที่ AC แทน 3.        การอ่านค่าแรงดัน ให้อ่านจากสเกลบนหน้าจอภาพ จากนั้นนำมาคูณกับ ค่าของปุ่ม VOLTS / DIV จะได้เป็นค่าแรงดัน

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

วัดกระแสด้วยออสซิลโลสโคป

ตามความเป็นจริง ออสซิลโลสโคปไม่สามารถวัดกระแสได้ แต่เราสามารถคำนวณค่าเพื่อหากระแสได้ โดยต่อตัวต้านทานค่าน้อยๆ อนุกรมกับวงจร แล้ววัดค่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานนั้น  แล้วนำมาคำนวณหาค่ากระแสตามกฏของโอห์มคือ

กระแสที่วัดได้  =   แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน / ค่าความต้านทานของตัวต้านทาน

วัดความถี่ด้วยออสซิลโลสโคป

การวัดความถี่ด้วยออสซิลโลสโคป ทำดังนี้

1.        ตั้งระดับ GND ที่เส้นแกนกลางมาตราฐานของออสซิลโลสโคป 2.        ต่อสายวัดของออสซิลโลสโคปขนานกับจุดที่ต้องการวัด 3.        ปรับขนาดแรงดันของสัญญาณให้เหมาะสม ด้วยปุ่ม VOLTS/DIV 4.        ขยายการแสดงผลด้านกว้างของสัญญาณให้เห็นได้ชัดเจน ด้วยปุ่ม TIMES/DIV 5.        อ่านค่าสเกลในช่วงคาบเวลาหนึ่ง ลูกคลื่น (1 Cycle) 6.        นำค่าจากสเกลมาคูณกับค่าในการปรับ TIMES/DIV จะได้เป็นค่าคาบเวลาใน 1 ลูกคลื่น (Time Period) 7.        หาค่าความถี่จากส่วนกลับของค่า Time Period โดย… ค่าความถี่ (Hz) = 1/ ค่าคาบเวลา 1 ลูกคลื่น

ข้อควรระวังในการวัด

ในออสซิลโลสโคบบางเครื่อง จะมีปุ่มปรับย่อยเพื่อให้การดูรูปสัญญาณ เรียกว่าปุ่ม VARIABLE ซึ่งมักเป็นปุ่มซ้อนอยู่กับปุ่มปรับย่านวัดแรงดัน (VOLTS/DIV) และ ปุ่มปรับวัดคาบเวลา(TIMES/DIV) ดังนั้นในการวัดค่าที่ถูกต้อง ปุ่มดังกล่าวจะต้องอยู่ในตำแหน่ง CAL เพื่อให้การอ่านค่า จากจอภาพได้ค่าที่ถูกต้อง นอกจากนี้ในบางเครื่องยังสามารถขยายสัญญาณ โดยดึงปุ่มย่อยดังกล่าวออกมาได้อีก จึงควรระมัดระวังเป็นพิเศษ มิฉะนั้นจะทำให้การอ่านไม่ถูกต้อง

เข้าสู่ระบบ/ลงทะเบียน เพื่อดูภาพขนาดเต็ม

AKIRU

มีแต่ความรู้ดีๆๆเลยครับผม

peerapat

เยี่ยม  ครับ อาจารย์  ระเอียดมากครับ

makkabok

ขอบคุณครับ

guyvi

ทบทวน.หน่อยครับบบ อาจารย์

firsthawdy

ขอบคุณมากครับบ

larlcc

ความรู้ดีมีประโยชน์มากครับ

sakhorn

ขอบคุณครับ

joeservice

ขอบคุณครับ

laujhawj

ขอบคุณครับ สำหรับความรู้