เครื่องวัดแบบชี้ค่ากระแสตรง DC Indicating Instruments ปิยดนัย ภาชนะพรรณ์

เครื่องวัดแบบชี้ค่ากระแสตรง ใช้พื้นฐานของขดลวดเคลื่อนที่แบบ D’Arsonval มาใช้วัดสัญญาณกระแสตรง สามารถใช้เป็นเครื่องมือวัดต่างๆ ดังนี้ - Ammeter วัดกระแส - Voltmeter วัดแรงดัน - Ohmmeter วัดความต้านทาน - Multimeter วัดกระแส, แรงดัน, ความต้านทาน Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

DC Ammeter Multimeter

DC Ammeter

ดีซี แอมมิเตอร์ (DC Ammeter) ใช้ขดลวดเคลื่อนที่แบบ D’Arsonval (PMMC) เป็นส่วนประกอบสำคัญ ต้องมีปรับปรุงเรื่องพิสัยการวัด (range) เนื่องจาก ขดลวดเคลื่อนที่แบบ D’Arsonval สามารถวัดได้แต่ค่ากระแสน้อยๆ ( ) Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ในวงจรแอมมิเตอร์ จะแทนในส่วน ขดลวดเคลื่อนที่ (PMMC) ด้วยวงจรสมมูลดังรูป Im  กระแสที่ไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ (Ifs = กระแสที่ไหลผ่านขดลวดสูงสุด) Rm  ความต้านทานภายใน (ความต้านทานขดลวดภายในขดลวดเคลื่อนที่)

โครงสร้างของ DC Ammeter

การขยายพิสัยการวัด ของ DC Ammeter เป็นการทำให้เครื่องมือวัด สามารถวัดกระแสได้มากกว่าค่ากระแส Im สามารถทำได้โดยต่อความต้านทานขนานเพื่อแบ่งกระแส (Shunt) ความต้านทานที่ต่อเข้ามาเรียก RShunt, Rsh เป็นความต้านทานค่าต่ำ ที่แบ่งกระแสจากขดลวดเคลื่อนที่ รู้ค่า Im, Rm –> หาขนาด Rsh เพื่อใช้วัดกระแสได้สูงขึ้น Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

Ish  กระแสผ่าน Rsh Rsh  ความต้านทานของชันต์

+ Vm - ใช้หลักการทางวงจรไฟฟ้า มาวิเคราะห์หาค่า Rsh + Vsh - วงจรขนาน สมการโนด จะได้

ในกรณีที่ต้องการให้มิเตอร์วัดกระแสได้ n เท่าของ Im สามารถคำนวณหาค่า Rsh ได้จาก จะได้ จาก

ตัวอย่างที่ 1 จงคำนวณหาค่า Rsh ของแอมป์มิเตอร์ ที่มีค่ากระแสสเกลสูงสุด 1 mA และมีค่าความต้านทานภายในขดลวด 100 โดยต้องการใช้วัดกระแสระดับ 0 – 100 mA Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

สมการโนด จะได้

ตัวอย่างที่ 2 แอมมิเตอร์เครื่องหนึ่งใช้ขดลวดเคลื่อนที่มีความต้านทาน 99 ohm กระแสไฟฟ้าเต็มสเกล 0.1 mA ต่อขนานกับชันต์ 1 ohm จงคำนวณหากระแสไฟฟ้ารวมที่ไหลเข้ามิเตอร์ แล้วเข็มชี้ไปที่ตำแหน่งกึ่งกลางของเต็มสเกล เข็มชี้ไปกึ่งกลาง  ครึ่งหนึ่งของกระแสไฟฟ้าเต็มสเกล (Ifs) Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

จาก จะได้ จากการใช้สมการโนด จะได้กระแสที่ไหลเข้ามิเตอร์ เป็น

ความต้านทาน (Swamping Resistance) ทำจากทองแดง (Cu) หรือ แมงกานิน (Mn) - สัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ ใช้ชดเชยอุณหภูมิ เนื่องมาจากกระแสไหลผ่านความต้านทานขดลวด (I2R)  กระแสสูง  อุณหภูมิสูง อุณหภูมิที่สูงขึ้น จะสปริงก้นหอยจะลดความเครียดลง ทำให้เข็มมิเตอร์อ่านค่ากระแสได้ต่ำกว่าค่าจริง Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

แอมมิเตอร์หลายย่านวัดแบบ Single Shunt ในแต่ละย่านวัดจะมีความต้านทานชันท์แยกอิสระต่อกัน เปลี่ยนย่านวัดโดยใช้สวิตช์เลือก (Selector Switch) ข้อเสีย ขณะเปลี่ยนย่านวัด กระแสจะไหลเข้าขดลวดเคลื่อนที่จนเกิดความเสียหายได้ แก้ปัญหาโดย ใช้สวิตช์เลือกย่านแบบต่อก่อนตัด (Make before Break Switch) Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

แอมมิเตอร์หลายย่านวัดแบบ Ayrton Shunt บางครั้งเรียก “Universal Shunt” การหาค่า Ra, Rb, Rc จะหามาจากแต่ละย่านวัด (I1, I2, I3)

ย่านวัด I1 หา Rsh1 จากวงจร จาก จะได้

ย่านวัด I2 หา Rsh2 จากวงจร

วงจรขนาน จาก จะได้

จะได้ Rsh2 เท่ากับ หาค่า Rsh2 ได้ จะสามารถหาค่า Ra ได้จาก

ย่านวัด I3 หา Rsh3 จากวงจร

วงจรขนาน จาก จะได้

จะได้ Rsh3 เท่ากับ ** หาค่า Rsh2 , Rsh3 (Rc) ได้ จะสามารถหาค่า Rb ได้จาก

สรุป การออกแบบแอมมิเตอร์แบบ Ayrton Shunt ย่านวัด I1 (ย่านวัดต่ำสุด) ย่านวัด I2 Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

สรุป การออกแบบแอมมิเตอร์แบบ Ayrton Shunt ย่านวัด I3 (ย่านวัดสูงสุด) กรณีเพิ่มย่านการวัดเป็น I4, I5 ก็จะคำนวณค่า Rsh4, Rsh5 ทำนองเดียวกับกรณีย่านการวัด I2, I3 Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ตัวอย่างที่ 3 จงหาความต้านทาน Ra, Rb, Rc ของแอมมิเตอร์แบบ Ayrton Shunt Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ย่านวัด I1 (10 mA)

ย่านวัด I2 (100 mA) หา Ra และ Rsh2

ย่านวัด I3 (1 A) หา Rc (Rsh3 )และ Rb

ออกแบบแอมมิเตอร์แบบ Ayrton Shunt ได้เป็น

ความผิดพลาดเนื่องจากการใส่แอมมิเตอร์เข้าไปในวงจร (Ammeter Insertion Effects, Ammeter Loading Effects) การต่อแอมมิเตอร์เข้าไป เหมือนเป็นการเพิ่มความต้านทานเข้าไปในวงจร กระแสที่ไหลในวงจรจะเปลี่ยนไปมาก/น้อย ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนความต้านทานเดิมกับความต้านทานของแอมมิเตอร์ Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ก่อนใส่แอมมิเตอร์ ค่ากระแสต้องการ หลังใส่แอมมิเตอร์ ได้ค่ากระแส กระแสลดลงจากเดิม

ตัวอย่างที่ 4 ต้องการวัดกระแสที่ไหลผ่าน Rc ของวงจรดังรูป โดยแอมมิเตอร์ที่ใช้วัดมีความต้านทานภายใน 78 Ohm จงคำนวณหาค่าเปอร์เซ็นความผิดพลาดจากการต่อแอมมิเตอร์เข้าไปในวงจร Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

กรณีไม่ได้ต่อแอมมิเตอร์

ใช้กฏการแบ่งกระแส (Current Divider) เพื่อหากระแสที่ไหลผ่าน Rc

กรณีต่อแอมมิเตอร์

ใช้กฏการแบ่งกระแส (Current Devider) เพื่อหากระแสที่ไหลผ่าน Rc

เปอร์เซ็นต์ของความผิดพลาด (Percentage of Error)

กรณีที่แอมมิเตอร์มี Rsh ต่อขนานอยู่เพื่อการขยายพิสัย จะทำให้แอมมิเตอร์มีความต้านทานภายใน (Rin) เท่ากับ Rin

ข้อควรระวังในการใช้แอมมิเตอร์ ความผิดพลาดเนื่องจากความฝืด (Friction Error) เนื่องจากส่วนเคลื่อนที่จะถูกวางให้หมุนอยู่บนเดือย ซึ่งอาจมีความฝืดเกิดขึ้น ความผิดพลาดเนื่องจากอุณหภูมิ (Temperature Error) เกิดจากเส้นแรงแม่เหล็ก แรงของสปริง และขดลวดในมิเตอร์ มีค่าที่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ ห้ามต่อแอมมิเตอร์คร่อมแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า เพราะจะมีค่ากระแสสูงมากจากแหล่งกำเนิด ไหลผ่านแอมมิเตอร์ Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ข้อควรระวังในการใช้แอมมิเตอร์ (ต่อ) การต่อแอมมิเตอร์เข้ากับวงจรต้องต่อให้ถูกขั้ว มิฉะนั้นเข็มจะตีกลับข้าง ทำให้มิเตอร์เสียหาย ถ้ายังไม่แน่ใจว่ากระแสที่วัดมีค่าเท่าไร ให้ตั้งแอมมิเตอร์ไว้ที่พิสัยที่ค่ากระแสสูงที่สุด Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

DC Voltmeter

ดีซี โวลต์มิเตอร์ (DC Voltmeter) ใช้หลักการเดียวกับเครื่องวัดกระแส นั่นคืออาศัยขดลวดเคลื่อนที่แบบ D’Arsonval (PMMC) เป็นส่วนประกอบสำคัญ วัดแรงดันสูงสุดได้เท่ากับ ImRm โวลต์ การขยายพิสัยการวัด ทำได้โดยต่อ Rs อนุกรมกับ D’Arsonval meter เพื่อทำให้สามารถวัดแรงดันได้สูงขึ้น และเป็นการจำกัด (limit) กระแสที่ไหลเข้าไปที่ D’Arsonval meter ไม่ให้มากเกินไป Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

โครงสร้างของ DC Voltmeter

ความไวของมิเตอร์ (Sensitivity ; S) เครื่องมือวัดที่มีความไวสูง จะวัดค่าได้แม่นยำกว่าเครื่องมือวัดที่มีความไวต่ำ หรือ โดยที่ - ความไวกระแสไฟฟ้า - กระแสไฟฟ้าที่ทำให้เข็มมิเตอร์เบี่ยงเบนเต็มสเกล (A) - กระแสไฟฟ้าขดลวด (A) Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ตัวอย่างที่ 5 จงหาค่าความไวของโวลต์มิเตอร์ เมื่อกระแสในขดลวดเคลื่อนที่ของมิเตอร์มีค่า จาก Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ตัวอย่างที่ 6 จากวงจรโวลต์มิเตอร์ดังรูป จงหาค่าความต้านทาน Rs ที่นำมาต่อเพิ่ม แล้วทำให้เครื่องวัดสามารถวัดแรงดันในย่าน 50 V ได้ Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

+ 50 V - + Vm - สมการลูป:

ตัวอย่างที่ 7 จากวงจรโวลต์มิเตอร์ดังรูป จงหาค่าความต้านทาน Rs1, Rs2, Rs3 ในแต่ละย่านวัด Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ย่าน 3 V, หา Rs1 Rs1 3 V จะได้

ย่าน 10 V, หา Rs2 Rs2 10 V จะได้

ย่าน 30 V, หา Rs3 Rs3 30 V จะได้

สามารถเขียนวงจรแบบหลายย่านวัด (Multiple – Range) ได้เป็น

การขยายย่านวัดแบบ ยูนิเวอร์แซล (Universal Type) ใช้ความต้านทานต่ออนุกรมตั้งแต่ย่านต่ำสุดต่อเนื่องกันจนกระทั่งถึงย่านวัดสูงสุด ข้อเสีย ถ้าความต้านทานอนุกรมของย่านวัดต่ำเสียหาย จะทำให้ตั้งแต่ย่านวัดนี้เสียหายตามไปด้วย ข้อดี สามารถหาความต้านทานอนุกรมได้ทุกย่านวัด Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

วงจร DC Voltmeter แบบ Universal Type

ตัวอย่างที่ 8 จงคำนวณหาค่า Ra, Rb, Rc ที่นำมาต่ออนุกรมเป็นวงจรโวลต์มิเตอร์แบบหลายย่าน ดังรูป - หาค่าความไวของมิเตอร์ในแต่ละย่านด้วย Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ย่าน 3 V, หา Ra Ra 3 V จะได้

ย่าน 10 V, หา Rb Rb Ra 10 V จะได้

ย่าน 30 V, หา Rc Rc Rb Ra 30 V จะได้

ความไวของมิเตอร์ในแต่ละย่านวัด (Sensitivity)

ผลจากการโหลดของโวลต์มิเตอร์ (Voltmeter Loading Effect) การใช้โวลต์มิเตอร์วัดแรงดันในวงจร ต้องต่อขนานกับส่วนที่ต้องการวัด ความต้านทานของโวลต์มิเตอร์จะขนานเข้ากับส่วนของวงจรที่ต้องการวัด  ความต้านทานรวมเปลี่ยนแปลงจากค่าเดิม เรียกว่า “Loading Effect” ค่ามิเตอร์ที่วัดได้จะผิดไปจากค่าจริง เรียกว่า “Loading Error” Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ก่อนใส่โวลต์มิเตอร์ ค่าแรงดันที่ต้องการ หลังใส่โวลต์มิเตอร์ กระแส

กรณีที่โวลต์มิเตอร์มี Rs ต่ออนุกรมอยู่เพื่อการขยายพิสัย จะทำให้โวลต์มิเตอร์มีความต้านทานภายใน (Rin) เท่ากับ Rm

ตัวอย่างที่ 9 ต้องการวัดแรงดันคร่อม RB ของวงจรไฟฟ้าดังรูป โดยใช้โวลต์มิเตอร์ที่มีลักษณะดังนี้ Meter : Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

จงหา 1) ความต้านทานอนุกรม Rs ในตัวโวลต์มิเตอร์ 2) แรงดันคร่อม RB เมื่อไม่มีการต่อมิเตอร์ใดๆ 3) แรงดันคร่อม RB เมื่อมีการต่อโวลต์มิเตอร์ 4) เปอร์เซ็นต์ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากการต่อโวลต์มิเตอร์

1. หาความต้านทาน Rs ในโวลต์มิเตอร์

ใช้หลักการแบ่งแรงดัน (Voltage Divider) 2) แรงดันคร่อม RB เมื่อไม่มีการต่อมิเตอร์ใดๆ ใช้หลักการแบ่งแรงดัน (Voltage Divider)

3) แรงดันคร่อม RB เมื่อมีการต่อโวลต์มิเตอร์ RB(new) RB(new)

แรงดันคร่อม RB เมื่อต่อโวลต์มิเตอร์เข้าไป มีค่าเป็น

4) เปอร์เซ็นต์ความผิดพลาดที่เกิดขึ้นจากการต่อโวลต์มิเตอร์

ข้อควรระวังในการใช้โวลต์มิเตอร์ ต้องต่อให้ถูกขั้ว ถ้าต่อผิดเข็มมิเตอร์จะตีทิศกลับ ทำให้เครื่องวัดเสียหาย ถ้ายังไม่ทราบแรงดันของอุปกรณ์ที่เราต้องการวัด ให้ตั้งมิเตอร์ที่พิสัยการวัดที่สูงที่สุด ให้ระวังเรื่องผลของ Loading Effect เสมอ โดยเฉพาะการวัดแรงดันต่ำๆ คร่อมความต้านทานสูงๆ Rm+Rs น้อย –> Error มาก Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

Rm+Rs น้อย –> Error มาก

Ohmmeter

โอห์มมิเตอร์ (Ohmmeter) จะใช้ขดลวดเคลื่อนที่ D’Arsonval ต่อร่วมกันแหล่งจ่ายแรงดันและความต้านทาน ถ้าป้อนแรงดันคงที่ กระแสที่ไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ จะมีค่าเป็นส่วนกลับของความต้านทานตัวที่ต้องการทราบค่า สเกลของมิเตอร์ที่อ่านค่ากระแสดังกล่าว จะถูกปรับเทียบให้อ่านออกมาเป็นค่าความต้านทาน Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

โอห์มมิเตอร์ (Ohmmeter) ความต้านทานที่นำมาต่อกับขดลวดเคลื่อนที่ จะมี 2 ส่วน คือ - ความต้านทานคงที่ - ความต้านทานปรับค่าได้ ใส่ R ที่ต้องการทราบค่า

โครงสร้างของ Ohmmeter

ประเภทของโอห์มมิเตอร์ แบ่งเป็น 3 ประเภท ได้แก่ โอห์มมิเตอร์แบบอนุกรม 2. โอห์มมิเตอร์แบบขนาน 3. โอห์มมิเตอร์แบบแบ่งแรงดันไฟฟ้า (โอห์มมิเตอร์แบบโพเทนชิโอมิเตอร์) Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

โอห์มมิเตอร์แบบอนุกรม R1  ตัวต้านทานจำกัดกระแส E  แหล่งจ่ายภายในมิเตอร์ (แบตเตอรี่) Rm  ตัวต้านทานขดลวด D’Arsonval Rx  ตัวต้านทานที่ต้องการทราบค่า

เปิดวงจรระหว่างขั้ว X – Y (Open Circuit, ความต้านทาน = ) กระแสไหลในวงจร มิเตอร์จะชี้ไปที่ตำแหน่ง R =

ลัดวงจรระหว่างขั้ว X – Y (Short Circuit, ความต้านทาน = 0) กระแสไหลในวงจร มิเตอร์จะชี้ไปที่ตำแหน่ง R = 0

ต่อ Rx ระหว่างขั้ว X – Y (ความต้านทาน = 0 < Rx < ) กระแสไหลในวงจร มิเตอร์จะชี้ไปที่ตำแหน่ง 0<Rx<

ต่อ Rx ระหว่างขั้ว X – Y (ความต้านทาน = 0 < Rx < ) และ จาก สามารถหาอัตราส่วนของกระแส I (Im)ต่อ กระแสเบี่ยงเบนเต็มสเกล Ifs (D) ได้เป็น หาค่า Rx ได้จาก

โอห์มมิเตอร์แบบอนุกรม ค่า D มีความสำคัญมากในการสร้างค่าความต้านทานลงบนสเกลของโอห์มมิเตอร์ ในการใช้งานปฏิบัติ จะต้องคำนึงถึงผลของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเมื่อใช้ไปนานๆ จะมีค่าลดลง ชดเชยโดย การต่อตัวต้านทานเพิ่มขึ้นอีกตัว เพื่อปรับค่าศูนย์หรือปรับเข็มชี้ค่าศูนย์ ถ้าเมื่อใดปรับเข็มให้ชี้ค่าศูนย์ไม่ได้ แสดงว่า ต้องมีการเปลี่ยนแบตเตอรี่

การปรับค่า 0 โดยต่อ R อนุกรม แบตฯเริ่มอ่อน E  4 V ปรับ Radj ให้น้อยลง

ตัวอย่างที่ 10 จากวงจรโอห์มมิเตอร์ดังรูป จงเขียนสเกลเพื่อใช้อ่านค่าความต้านทาน ที่ระดับ 0.25Ifs, 0.5Ifs, 0.75Ifs Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

กำหนดให้ขนาดความต้านทานปรับค่าได้ เป็น Radj หาขนาด Radj จากกรณี Rx = 0 ( D = 1 , Ifs = 1 mA) จะได้

ที่ I = 0.25 Ifs  D = 0.25

ที่ I = 0.5 Ifs  D = 0.5 ที่ I = 0.75 Ifs  D = 0.75

สเกลของโอห์มมิเตอร์ที่ได้

ตัวอย่างที่ 11 จากวงจรโอห์มมิเตอร์ในรูป ใช้แบตเตอรี่แห้ง 1.5 V (ของใหม่) จงหา 1) ขนาดของ R2 ที่ใช้ในการปรับศูนย์ (เข็มชี้เต็มสเกล) 2) ถ้าค่า Rx = 15 k เข็มจะชี้ไปที่ตำแหน่งใดของมิเตอร์ (D)

1) ขนาดของ R2 ที่ใช้ในการปรับศูนย์ (เข็มชี้เต็มสเกล) ปรับ Rx = 0  I = Ifs = จะได้

2) ถ้าค่า Rx = 15 k เข็มจะชี้ไปที่ตำแหน่งใดของมิเตอร์ (D) เข็มจะชี้ไปที่ตำแหน่งกึ่งกลางของสเกลมิเตอร์

ตัวอย่างที่ 12 จากตัวอย่างที่ 11 ถ้าใช้แบตเตอรี่จนตกลงเหลือ 1.1 V จงหา 1) ขนาดของ R2 ที่ใช้ในการปรับศูนย์ (เข็มชี้เต็มสเกล) 2) ถ้าค่า Rx = 15 k เข็มจะชี้ไปที่ตำแหน่งใดของมิเตอร์ (D) 1.1 V

1) ขนาดของ R2 ที่ใช้ในการปรับศูนย์ (เข็มชี้เต็มสเกล) ปรับ Rx = 0  I = Ifs = จะได้

2) ถ้าค่า Rx = 15 k เข็มจะชี้ไปที่ตำแหน่งใดของมิเตอร์ (D) เกิดความผิดพลาด ถ้าใช้มิเตอร์สเกลเดิม จะอ่านค่าได้

การปรับศูนย์โดยต่อความต้านทานขนานกับขดลวด กรณี กระแสในมิเตอร์ Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

การขยายพิสัย ของโอห์มมิเตอร์แบบอนุกรม สเกลของโอห์มมิเตอร์มีลักษณะไม่เป็นเชิงเส้น ส่งผลให้ที่ค่าความต้านทานมากๆ เข็มจะเบี่ยงเบนน้อย อ่านยาก  เกิดความผิดพลาด ต้องปรับให้โอห์มมิเตอร์อ่านค่าได้หลายพิสัย เพื่อให้การวัดละเอียดมากขึ้น Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

การขยายพิสัย ของโอห์มมิเตอร์แบบอนุกรม สามารถขยายพิสัยโดย เพิ่มค่าความต้านทานที่ต่ออนุกรมกับขดลวดเคลื่อนที่ Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ตัวอย่างที่ 13 จงปรับพิสัยของโอห์มมิเตอร์ เพื่อให้ค่ากึ่งกลางของสเกลเปลี่ยนจาก 15 เป็น 150 15k 45k 5k Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

เปลี่ยนพิสัยการวัดให้มากขึ้น โดยการปรับค่า R1 ที่ตำแหน่งกึ่งกลาง  D = 0.5

ปรับแล้ว 150k

ตัวอย่างที่ 14 ถ้าต่อตัวต้านทาน 15 Ohm เข้ากับตัวต้านทานปรับพิสัย 14 k จงหา ค่าสเกลของมิเตอร์เมื่อเข็มเบี่ยงเบนไปกึ่งกลาง (D = 0.5) R2 Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

R2

ค่าสเกลเมื่อเข็มเบี่ยงเบนไปตำแหน่งกึ่งกลาง  D = 0.5

โอห์มมิเตอร์อนุกรมแบบหลายย่านวัด ที่ตำแหน่ง D = 0.5 X 1 X 10 X 100 Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

2. โอห์มมิเตอร์แบบขนาน (Shunt Ohmmeter) Rm  ตัวต้านทานขดลวด D’Arsonval Rx  ตัวต้านทานที่ต้องการทราบค่า

2. โอห์มมิเตอร์แบบขนาน (Shunt Ohmmeter) ความต้านทานที่ต้องการทราบค่า จะต่อขนานกับขดลวดเคลื่อนที่ กระแสที่ไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่จะเป็นสัดส่วนกับความต้านทานที่ต้องการวัด สิ่งที่แตกต่างจากแบบอนุกรม คือ จะต้องสวิตช์เพื่อตัดแบตเตอรี่ออกจากวงจรเมื่อไม่ได้ใช้งาน !! Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ลัดวงจรระหว่างขั้ว X – Y (Short Circuit, ความต้านทาน = 0) กระแสไหลในวงจร มิเตอร์จะชี้ไปที่ตำแหน่ง R = 0

เปิดวงจรระหว่างขั้ว X – Y (Open Circuit, ความต้านทาน = ) กระแสไหลในวงจร มิเตอร์จะชี้ไปที่ตำแหน่ง R =

ต่อ Rx ระหว่างขั้ว X – Y (ความต้านทาน = 0 < Rx < ) กระแสไหลจากแหล่งจ่าย กระแสในขดลวดเคลื่อนที่ (Im)

ต่อ Rx ระหว่างขั้ว X – Y (ความต้านทาน = 0 < Rx < ) กระแสไหลในวงจร มิเตอร์จะชี้ไปที่ตำแหน่ง 0<Rx<

ต่อ Rx ระหว่างขั้ว X – Y (ความต้านทาน = 0 < Rx < ) จาก และ สามารถหาอัตราส่วนของกระแส Im ต่อ กระแสเบี่ยงเบนเต็มสเกล Ifs (D) ได้เป็น

เมื่อ - R ขนาน (R1 // Rm) - อัตราส่วนระหว่างกระแสในขดลวดเคลื่อนที่ ต่อ กระแสเบี่ยงเบนเต็มสเกล หาค่า Rx

ตัวอย่างที่ 15 จงออกแบบโอห์มมิเตอร์แบบขนานดังรูป โดยแบ่งสเกลเป็น 0.25D, 0.5D, 0.75D Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

หาขนาด R1 จากกรณี Rx = ( D = 1 , Ifs = 100 A) จะได้

ที่ I = 0.25 Ifs  D = 0.25 จาก หา

ที่ I = 0.5 Ifs  D = 0.5 ที่ I = 0.75 Ifs  D = 0.75

สเกลของโอห์มมิเตอร์ที่ได้

โอห์มมิเตอร์แบบขนานหลายย่านวัด Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

3. โอห์มมิเตอร์แบบโพเทนชิโอมิเตอร์ 3. โอห์มมิเตอร์แบบโพเทนชิโอมิเตอร์ มีความต้านทานมาตรฐาน (Standard Resistor, Rs) ต่อขนานกับขดลวดเคลื่อนที่และความต้านทานแบบปรับค่าได้ Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

ลัดวงจรระหว่างขั้ว X – Y (Short Circuit, ความต้านทาน = 0) วงจรเหมือนกับวงจรโวลต์มิเตอร์ เข็มจะเบี่ยงเบนเต็มสเกล

เปิดวงจรระหว่างขั้ว X – Y (Open Circuit, ความต้านทาน = ) กระแสไหลในวงจร มิเตอร์จะชี้ไปที่ตำแหน่ง R = เข็มไม่เบี่ยงเบน

ต่อ Rx ระหว่างขั้ว X – Y (ความต้านทาน = 0 < Rx < ) กระแสไหลในวงจร จะได้

โอห์มมิเตอร์แบบโพเทนชิโอมิเตอร์แบบหลายย่านวัด

ตัวอย่างที่ 16 จงหาตำแหน่งของเข็มชี้ เมื่อใช้วัดค่า Rx = 24 โดยตั้งย่านวัดที่ R x 1

เมื่อตั้งไปย่าน R x1 จะได้วงจรสมมูลของโอห์มมิเตอร์เป็น

หาค่า Im เมื่อ Rx = 24

จากวงจรแบ่งกระแส จะได้ กึ่งกลางสเกล

Multimeter

มัลติมิเตอร์ (Multimeter) นิยมใช้มากในปัจจุบัน สามารถวัดปริมาณไฟฟ้าได้หลายๆ อย่างภายในเครื่องเดียวกัน ได้แก่ กระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า และ ความต้านทานไฟฟ้า Piyadanai Pachanapan, 303251 Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU

Analog Multi-meter

วงจรพื้นฐานของมัลติมิเตอร์

วงจรแอมมิเตอร์

วงจรโวลต์มิเตอร์

วงจรโอห์มมิเตอร์ ใช้ปรับศูนย์

The End