(Meter Movement) ทำให้เกิดสนำมแมเ่ หล็กขนึ ้ รอบๆ ขดลวดระหวำ่ งขวั้ เหนือและสื่อกำรเรียนกำรเรียน สอนวชิ ำเครื่องวดั ไฟฟ้ ำ เร่ือง กำรไหลของกระแสไฟฟ้ ำ จดั ทำโดย นำงสำว วนิดำ ภทู องเงิน ชนั้ .ปวช2 แผนกอเิ ล็กทรอนิกส์ เสนอ คณุ ครู นริศรำ ทองยศ วิทยำลยั เทคโนโลยีและกำรจดั กำรหนองสองห้อง
เคร่ืองวดั ไฟฟ้ ำกระแสตรงมีหลกั กำรทำงำน โดยกำรไหลของกระแสไฟฟ้ ำผำ่ นขดลวดเคลื่อนที่หรือขดลวด หมนุ (Moving Coil)ซง่ึ เป็นสว่ นเคลื่อนท่ีของมิเตอร์ ขวั้ ใต้ของแมเ่ หล็กถำวรและสนำมแมเ่ หลก็ นีจ้ ะตดั กบั สนำมแมเ่ หล็กถำวร ทำให้เกิดแรงบดิ ขนึ ้ ในขดลวดทำให้หมนุ ไปได้ เข็มชีท้ ี่ยึดตดิ อยดู่ ้วยนนั้ ก็จะเบ่ียงเบนไป บนสเกล จะเบี่ยงเบนไปมำกน้อยขนึ ้ อย่กู บั ปริมำณกระแสไฟฟ้ ำท่ีไหลผำ่ นขดลวดโดยมีสปริงก้นหอยทำ หน้ำท่ีควบคมุ หรือต้ำนกำรเบ่ียงเบนขดลวดเคลื่อนท่ีมีหลำยชนดิ แตท่ ี่ใช้กนั มำกจะเป็ นขดลวดเคล่ือนท่ี แบบดำร์สนั วำล (d’Arsonval Moving Coil) จะมีเขม็ ชี ้(Pointer) ตดิ อยแู่ ละจะเคล่ือนที่หมนุ พร้อมกนั กบั เข็มชีเ้พื่อชีค้ ำ่ ที่วดั ได้จำกสเกลบน หน้ำปัด (Bell, David A., 1994: 30) 2.1 เคร่ืองวดั แบบขดลวดเคลื่อนท่ี ในปี พ.ศ. 2424 (ค.ศ.1881) แจ๊คส์ดำร์สนั วำล (Jacques d’Arsonval) นกั ฟิสิกส์ชำวฝรั่งเศสได้ ทดลองนำหลกั กำรควำมสมั พนั ธ์ระหวำ่ งกระแสไฟฟ้ ำกบั สนำมแมเ่ หลก็ (ท่ีถกู ค้นคว้ำโดย ฮำนส์คริสเตียน เออร์สเตด (ค.ศ.1820) นกั ฟิ สิกส์ชำวเยอรมนั ) ประดิษฐ์เป็นกลั วำนอมิเตอร์แบบขดลวดเคล่ือนที่ (Moving CoilGalvanometer) และถกู พฒั นำเป็นเครื่องวดั ไฟฟ้ ำในปัจจบุ นั เรียกวำ่ สว่ นเคล่ือนท่ีแบบดำร์สนั วำล โดยจะเคล่ือนที่อย่รู ะหวำ่ งสนำมแมเ่ หล็กถำวร ดงั นนั้ จงึ เรียกขดลวดแบบนีอ้ ีกอย่ำงหนง่ึ วำ่ ขดลวดเคล่ือนท่ี แบบแมเ่ หล็กถำวร (Permanent Magnet Moving Coil: PMMC) 2.1.1 พืน้ ฐำนขดลวดเคลื่อนที่แบบดำร์สนั วำล เครื่องวดั ไฟฟ้ ำชนิดขดลวดเคล่ือนที่แบบดำร์สนั วำลมีโครงสร้ำงพืน้ ฐำนประกอบด้วยขด ลวดทองแดงนำ้ หนกั เบำวำงอยรู่ ะหว่ำงแมเ่ หล็กถำวร มีเขม็ ชีต้ ดิ ไว้กบั ขดลวด เม่ือจำ่ ยกระแสไฟฟ้ ำให้ ขดลวดจะเกิดสนำมแมเ่ หล็กไฟฟ้ ำขนึ ้ แล้วถกู สนำมแมเ่ หลก็ ถำวรผลัก ทำให้ขดลวดเคล่ือนท่ีหมนุ และเข็มชี ้ จะหมนุ ไปด้วยโดยจะชีค้ ำ่ ท่ีได้บนสเกลเป็นไปตำมปริมำณกระแสไฟฟ้ ำที่ไหลผำ่ นขดลวด โครงสร้ำงของ ขดลวดเคล่ือนที่แบบดำร์สนั วำล ดงั รูปท่ี 2.1ประกอบด้วย (Bell, David A., 1994: 34) 1. ขวั้ แมเ่ หลก็ (Pole Shoe) เป็นขวั้ เหนือและขวั้ ใต้ของแมเ่ หลก็ ถำวรรูปเกือกม้ำ (Horseshoe Permanent Magnet) 2. ขดลวดเคลื่อนท่ี ประกอบด้วย
(1) ขดลวด (Coil) เป็นลวดทองแดงนำ้ หนกั เบำ (2) แกนขดลวด (Core) เป็นจำนอะลมู เิ นียม (3) สปริงก้นหอย (SpiralSpring) หรือสปริงควบคมุ (Control Spring) จะมีทงั้ ด้ำนบนและ ด้ำนลำ่ งของขดลวด สปริงก้นหอยนีจ้ ะมีควำมต้ำนทำนต่ำทำด้วยฟอสเฟอร์บรอนซ์ และจะจำ่ ย กระแสไฟฟ้ ำผำ่ นสปริงก้นหอยไปให้ขดลวด (4) แกน (PivotorShaft) จะมีปลำยแหลมมำก ๆ เพื่อป้ องกนั แรงเสียดทำนกบั ที่รองรับ แกน (Jewel Bearing) (5) เขม็ ชี ้(Pointer) (6) หน้ำปัด (Scale) (7) ป่ มุ ปรับศนู ย์ (Zero Position Control) (8) นำ้ หนกั ถว่ ง (Counter Weight) รูปที่ 2.1 โครงสร้ำงของขดลวดเคลื่อนท่ีแบบดำร์สนั วำล 2.1.2 ที่รองรับแกน ท่ีรองรับแกน (Jewel Bearing) ของขดลวดเคล่ือนท่ีจะต้องไมม่ ีแรงเสียดทำนกบั ปลำยแกน ของขดลวด มี 2 แบบ คือ
1. ท่ีรองรับแกนแบบตวั วี โดยท่ีตวั วี (V) จะทำด้วยแซฟไฟร์ (Sapphire) หรือแก้ว บำงรุ่น อำจมีสปริงรองอยดู่ ้ำนหลงั ด้วยแกน (Pivot) ของขดลวดจะต้องแหลมมำก ๆ จะได้มีจดุ สมั ผสั น้อยท่ีสดุ เพ่ือลดแรงเสียดทำนกบั ตวั วีดงั รูปที่ 2.2 (Bell, David A., 1994: 33) รูปท่ี 2.2 ท่ีรองรับแกนแบบตวั วี 2. ท่ีรองรับแกนแบบห้อยแขวนเทำต์แบนด์ (Taut Band Suspension) ที่รองรับแกนแบบนี ้ จะลดกำรเสียดทำนดีกวำ่ แบบตวั วีเน่ืองจำกมีแถบโลหะแบน 2 อนั ทำด้วยฟอสเฟอร์บรอนซ์ หรือพลำตนิ มั อลั ลอยเพื่อลดควำมเครียด (Tension) จำกสปริงท่ีรองรับขดลวดเคล่ือนท่ี โดยแถบโลหะทำให้เกิดแรง ควบคมุ เพ่ือตอ่ ต้ำนแรงเบย่ี งเบน (Deflection Force) กระแสไฟฟ้ ำจะจำ่ ยผำ่ นแถบโลหะแบนให้ขดลวด เคลื่อนท่ี ดรู ูปที่ 2.3 (Bell, David A., 1994: 33) 2.1.3 แรงทำงกลของเครื่องมือวดั
แรงทำงกลของเคร่ืองมือวดั (Instrument Mechanical Force) เป็นแรงทำงกลกระทำให้ เขม็ ชี ้ และขดลวดเคล่ือนที่หมนุ ตำมปริมำณกระแสไฟฟ้ ำท่ีจำ่ ยให้ขดลวดนนั้ มีดงั นี ้ 1. แรงเบยี่ งเบนหรือแรงขบั (Deflection or Operating Force) เป็นแรงที่ทำให้เข็มชีเ้คล่ือนท่ี จำกตำแหนง่ ศนู ย์ของสเกล เม่ือนำเคร่ืองวดั ไปใช้วดั คำ่ ตวั แปรใด ๆ จะมีกระแสไฟฟ้ ำป้ อนให้ขดลวดนนั้ และเกิดสนำมแมเ่ หล็กไฟฟ้ ำขนึ ้ แล้วถกู สนำมแมเ่ หลก็ ถำวรผลกั ทำให้ขดลวดเคล่ือนที่หมนุ และเข็มชีจ้ ะ แสดงคำ่ ที่วดั ได้ตำมสเกล เป็ นไปตำมปริมำณมำกหรือน้อยของกระแสไฟฟ้ ำที่ป้ อนให้แก่ขดลวดเคล่ือนที่ แรงเบย่ี งเบนท่ีเกิดในขดลวดเคลื่อนท่ี ดงั รูปท่ี 2.4 (Bell, David A., 1994: 31) 2. แรงสปริงหรือแรงควบคมุ (Springor Controlling Force) ท่ีเกิดจำกสปริงก้นหอย จะเป็ น แรงตอ่ ต้ำนแรงเบย่ี งเบนและมีหน้ำที่ดงึ เขม็ ชีก้ ลบั คืนตำแหนง่ ศนู ย์ของสเกลเม่ือไมม่ ีกระแสไฟฟ้ ำป้ อนให้ ขดลวด ขณะมีกระแสไฟฟ้ ำป้ อนให้ขดลวดเคลื่อนท่ีจะทำให้เขม็ ชีห้ มนุ พร้อมไปด้วยกนั ด้วยโดยจะหยดุ หมนุ เมื่อแรงเบย่ี งเบนเทำ่ กบั แรงควบคมุ ดงั รูปที่ 2.5
3. แรงหนว่ ง (Damping Force)เม่ือขดลวดเคลื่อนท่ีหมนุ และขณะกำลงั จะหยดุ นิ่งที่คำ่ วดั ได้บนสเกลนนั้ เขม็ ชีจ้ ะสน่ั ดงั รูปท่ี 2.6 ดงั นนั้ จงึ ต้องสร้ำงแรงหนว่ งมำป้ องกนั กำรสนั่ ของเขม็ ชีด้ ้วย กระแสไฟฟ้ ำไหลวน (Eddy Current) โดยกำรพนั ขดลวดบนจำนอะลมู เิ นียม เมื่อขดลวดเคล่ือนท่ีตดั สนำมแมเ่ หล็กของแมเ่ หล็กถำวรจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้ ำไหลวนในจำนอะลมู ิเนียมและจะเหน่ียวนำให้เกิด สนำมแมเ่ หลก็ มีทิศทำงตรงกนั ข้ำมกบั กำรหมนุ ของขดลวด จงึ เกิดแรงตอ่ ต้ำนกบั ทิศทำงกำรหมนุ ของ ขดลวดเคล่ือนที่ แรงตอ่ ต้ำนนีค้ ือแรงหนว่ งเพื่อจะทำให้เข็มชีห้ ยดุ นิ่งโดยไมม่ ีกำรแกวง่ หรือสนั่ ดงั รูป ที่ 2.7 (Bell, David A., 1994: 32) 2.1.4 วงจรเทียบเท่ำของเคร่ืองวดั แบบขดลวดเคล่ือนที่ วงจรเทียบเทำ่ ของขดลวดเคลื่อนท่ีแบบดำร์สนั วำล จะประกอบด้วยคำ่ ตำ่ ง ๆ ที่เกี่ยวข้องคือควำม ต้ำนทำนขดลวด (Moving Coil Resistance : RM) กระแสไฟฟ้ ำขดลวด (Moving CoilCurrent: IM) จะ
เป็นกระแสไฟฟ้ ำที่ทำให้เขม็ มเิ ตอร์เบี่ยงเบนเตม็ สเกล (Full Scale Deflection: FSD) โดยปกตแิ ล้วจะมีคำ่ น้อยมำก ๆ และแรงดนั ไฟฟ้ ำตกคร่อมขดลวด (Moving CoilVoltage : VM) สำมำรถเขียนเป็นวงจร เทียบเทำ่ ขดลวดเคลื่อนท่ีได้หลำยรูปแบบดงั รูปที่ 2.8 มลั ตมิ เิ ตอร์ มลั ตมิ ิเตอร์ ถือวำ่ เป็นเคร่ืองมือวดั ท่ีจำเป็นสำหรับงำนด้ำนอเิ ล็คทรอนิกส์ เพรำะวำ่ เป็ นเครื่องวดั ท่ีใช้คำ่ พืน้ ฐำนทำงไฟฟ้ ำคือ แรงดนั ไฟฟ้ ำ กระแสไฟฟ้ ำและควำมต้ำนทำนไฟฟ้ ำ ไมว่ ำ่ จะเป็ นกำรทดสอบหรือกำร ตรวจซอ่ มวงจรตำ่ ง ๆ ก็จำเป็ นต้องวดั คำ่ เหลำ่ นนั้ ทงั้ สนิ ้ มลั ตมิ เิ ตอร์เป็นกำรรวม โวลต์มิเตอร์ แอมป์ มิเตอร์ และ โอห์มมเิ ตอร์ ไว้ในตวั เดียวกนั และใช้มฟู เมนตต์ วั เดียว จงึ เรียก “VOM” (Volt-Ohm- Milliammeter) นอกจำกนี ้VOM ยงั สำมำรถนำไปวดั คำ่ อื่น ๆ ได้อีก เชน่ วดั อตั รำกำรขยำยกระแสของ ทรำนซสิ เตอร์ วดั คำ่ ควำมดงั ฯลฯ ปัจจบุ นั มลั ตมิ เิ ตอร์มีด้วยกนั 2 แบบคือ แบบเข็มชี ้แบบดจิ ติ อล มลั ตมิ เิ ตอร์ทงั้ 2 แบบนีม้ ีข้อดี ข้อเสียตำ่ งกนั บำงคนชอบแบบเข็มชี ้เพรำะวำ่ มองเห็นกำรเปล่ียนแปลงขนึ ้ ลงอยำ่ งชดั เจน ตำ่ งกบั แบบดจิ ติ อลซง่ึ ตวั เลขจะวง่ิ สงั เกตคำ่ ตวั เลขท่ีแนน่ อนได้ยำก ยกเว้น ดจิ ิตอลมลั ติ มเิ ตอร์ บำงรุ่นท่ีสำมำรถอำ่ นคำ่ ตวั เลขออกมำได้ทนั ที สะดวกสบำยไมต่ ้องคำนงึ ถงึ ขวั้ มเิ ตอร์วำ่ วัดถกู หรือ ผดิ เพรำะวำ่ มีเครื่องหมำย บอกให้เสร็จ สว่ นแบบแอนำลอกจะมีปัญหำเร่ืองนี ้และกำรไมเ่ ป็นเชงิ เส้นของ สเกลด้วย สว่ นประกอบภำยนอกของมลั ตมิ เิ ตอร์แบบเข็ม 1.สกรูปรับเขม็ ชีใ้ ห้ตรงศนู ย์ 2.ยำ่ นกำรวดั ตำ่ งๆ
3.ขวั้ ตอ่ ขวั้ บวก (+)ใช้ตอ่ สำยวดั สีแดง 4.ขวั้ ตอ่ ขวั้ ลบ (-)ใช้ตอ่ สำยวดั สีดำ 5.ขวั้ ตอ่ เอำต์พตุ เพ่ือวดั ควำมดงั 6.ป่ มุ ปรับ 0โอห์ม 7.สวติ ช์ตวั เลือกยำ่ นกำรวดั 8.เข็มชี ้ สว่ นประกอบที่สำคญั ของมลั ตมิ ิเตอร์แบบดจิ ิตอล 1. จอแสดงผล 2. สวิตซ์เปิ ด-ปิด 3. สวติ ช์เลือกปริมำณที่จะวดั และชว่ งกำรวดั สำมำรถเลือกกำรวดั ได้ 8 อยำ่ ง ดงั นี ้ 3.1 DCV สำหรับกำรวดั ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำกระแสตรง มี 5 ชว่ งกำรวดั 3.2 ACV สำหรับกำรวดั ควำมตำ่ งศกั ย์ไฟฟ้ ำกระแสสลบั มี 5 ชว่ งกำรวดั 3.3 DCA สำหรับกำรวดั ปริมำณกระแสตรง มี 3 ชว่ งกำรวดั 3.4 ACA สำหรับกำรวดั ปริมำณกระแสสลบั มี 2 ชว่ งกำรวดั 3.5 สำหรับกำรวดั ควำมต้ำนทำน มี 6 ชว่ งกำรวดั 3.6 CX สำหรับกำรวดั ควำมจไุ ฟฟ้ ำ มี 5 ชว่ งกำรวดั 3.7 hFE สำหรับกำรวดั กำรขยำยกระแสตรงของทรำนซิสเตอร์ 3.8 สำหรับตรวจสอบไดโอด 4. ชอ่ งเสียบสำยวดั ร่วม ใช้เป็นชอ่ งเสียบร่วมสำหรับกำรวดั ทงั้ หมด (ยกเว้นกำรวดั CX และ hFE ไมต่ ้องใช้ สำยวดั ) 5. ชอ่ งเสียบสำยวดั mA สำหรับวดั DCA และ ACA ที่มีขนำด 0-200 mA 6. ชอ่ งเสียบสำยวดั 10A สำหรับวดั DCA และ ACA ที่มีขนำด 200 mA-10A 7. ชอ่ งเสียบสำหรับวดั กำรขยำยกระแสตรงของทรำนซสิ เตอร์ 8. ชอ่ งเสียงสำหรับวดั ควำมจไุ ฟฟ้ ำ 9. ชอ่ งเสียบสำยวดั V
Search
Read the Text Version
- 1 - 9
Pages: