อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น

กำรหำคำ่ กำลงั ไฟฟ้ำของอปุ กรณไ์ ฟฟำ้ หรอื วงจรไฟฟ้ำดว้ ยวิธีกำรคำนวณดงั กลำ่ ว แมว้ ำ่ สำมำรถทำได้ ก็จรงิ แตเ่ กิดควำมยงุ่ ยำกในกำรหำคำ่ มำก เพรำะตอ้ งวดั หำคำ่ ทงั้ แรงดนั ไฟฟำ้ และกระแสไฟฟำ้ นำคำ่ ทงั้ สอง มำคำนวณดว้ ยสตู รหำคำ่ กำลงั ไฟฟ้ำ หำกตอ้ งกำรทรำบคำ่ กำลงั ไฟฟ้ำหลำย ๆ คำ่ หรอื หลำย ๆ ตำแหน่ง ก็ตอ้ งวดั คำ่ ทงั้ แรงดนั ไฟฟ้ำและกระแสไฟฟำ้ หลำยครงั้ พรอ้ มกบั กำรนำคำ่ เหลำ่ นนั้ มำคำนวณหำคำ่ กำลงั ไฟฟำ้ หลำยครงั้ เกิดควำมยงุ่ ยำก ตอ้ งใชเ้ วลำมำกและอำจเกิดควำมผดิ พลำด ขนึ้ ไดง้ ่ำย ในปัจจบุ นั จงึ มีเครอ่ื งวดั วตั ตม์ ิเตอรแ์ บบดิจิตอลหลำยรุน่ เพ่ือลดกำร ผิดพลำดจำกกำรคำนวนและควำมรวดเรว็ ในกำรวดั อีกดว้ ย กำรวดั กำลงั ไฟฟ้ำในวงจรไฟฟ้ำกระแสสลับ 1 เฟส โดยใชแ้ คล้มป์ มเิ ตอร์ แคล้มป์ มเิ ตอร์ ( Clamp meter ) แคลม้ ป์ มิเตอร์ (Clamp Meter) เป็นเครอ่ื งมือวดั ทำงไฟฟำ้ อีกชนิดหน่งึ ท่ีใชส้ ำหรบั เปลย่ี นปรมิ ำณทำงไฟฟำ้ ใหอ้ ยใู่ นรูปท่ีเรำสมั ผสั ได้ เช่น ตวั เลขแสดงผล หรอื ใหอ้ ยใู่ น รูปของเข็มชีค้ ำ่ แสดงผล โดยจะสำมำรถตรวจวดั คำ่ กระแสไฟฟำ้ ท่ีไหลในวงจรได้ อย่ำงรวดเรว็ และแมน่ ยำโดยไมต่ อ้ งดบั ไฟ หรอื หยดุ กำรทำงำนของอปุ กรณไ์ ฟฟ้ำใน ขณะท่ีทำกำรวดั จงึ กลำ่ วไดว้ ำ่ แคลม้ ป์ มิเตอรเ์ ป็นเคร่อื งมอื วดั อีกชนิดหนง่ึ ท่ีมคี วำมจำ

เป็นมำกในงำนดำ้ นไฟฟำ้ ตำ่ ง ๆ ไมว่ ำ่ จะเป็นระบบปรบั อำกำศ เครอ่ื งทำควำมเยน็ หรอื งำนซอ่ มบำรุง ระบบไฟฟำ้ ภำยในรถยนต์ วำรม์ เิ ตอร์ กำลงั ไฟฟำ้ ท่วี ดั ออกมำจำกอปุ กรณแ์ ละวงจรท่ีใชก้ บั สญั ญำณไฟกระแสสลบั มีดว้ ยกนั 3 ลกั ษณะคือ กำลงั ไฟฟ้ำจรงิ กำลงั ไฟฟ้ำตอบสนอง และกำลงั ไฟฟ้ำ ปรำกฏ ควำมสมั พนั ธข์ องกำลงั ไฟฟ้ำทงั้ 3 ลกั ษณะเขียน ออกมำเป็นรูปไดด้ งั รูป จำกรูปแสดงกำลงั ไฟฟ้ำลกั ษณะตำ่ ง ๆ เกิดขนึ้ ในตำแหน่งท่วี ดั ออกมำได้ ตำ่ งกนั จงึ เรยี กค่ำ กำลงั ไฟฟำ้ ท่ีปรำกฏขนึ้ มำแตกต่ำงกนั กำลงั ไฟฟ้ำแตล่ ะแบบ เกิดขนึ้ ไดก้ บั อปุ กรณใ์ นวงจรต่ำงชนิดกนั กำลงั ไฟฟ้ำจรงิ เกิด ขนึ้ ไดก้ บั อปุ กรณจ์ ำพวก ตวั ตำ้ นทำนบรสิ ทุ ธิ์ กำลงั ไฟฟำ้ ตอบสนอง เกิดขนึ้ ไดก้ บั อปุ กรณจ์ ำพวกตวั เหน่ียวนำ

และ ตวั เก็บประจุ และกำลงั ไฟฟ้ำปรำกฏเกิดขนึ้ ไดก้ บั อปุ กรณจ์ ำพวก อมิ พิแดนซต์ ำ่ ง ๆ ควำมสมั พนั ธข์ องกำลงั ไฟฟ้ำทงั้ 3 คำ่ เขียนออกมำ ในรูปเวกเตอรข์ องสมกำรและ หนว่ ยไดด้ งั รูป จำกรูป เป็นควำมสมั พนั ธข์ องกำลงั ไฟฟ้ำทงั้ 3 คำ่ ในรูปเวกเตอร์ กำลงั ไฟฟ้ำ จรงิ เป็นกำลงั ไฟฟำ้ ท่ี สำมำรถวดั ออกมำไดจ้ รงิ ดว้ ยวตั ตม์ ิเตอร์ เกิดจำกแรงดนั และ กระแสท่มี ีทศิ ทำงเดียวกนั เกิดจำกกำรคณู กนั ของ แรงดนั และส่วนประกอบของ กระแส หน่วยของกำลงั ไฟฟ้ำนีเ้ ป็นวตั ต์ สว่ นกำลงั ไฟฟ้ำตอบสนอง เกิดจำกกำรคณู กนั ของแรงดนั และสว่ นประกอบของกระแสท่ีตอบสนองมมี มุ ตำ่ งไป 90 ้ หนว่ ยของ กำลงั ไฟฟ้ำนีเ้ ป็น วำร์ Var กำลงั ไฟฟำ้ ตอบสนองนีเ้ ป็นวตั ตม์ เิ ตอรไ์ มส่ ำมำรถวดั คำ่ ออกมำได้ จงั ตอ้ งใชว้ ำรม์ ิเตอร์ วดั คำ่ แทนและกำลงั ไฟฟำ้ ปรำกฏเกิดจำกกำรคณู กนั ของแรงดนั และกระแสค่ำจรงิ ในวงจรในรูป EI หนว่ ยของกำลงั ไฟฟ้ำนีเ้ ป็นโวลต-์ แอมแปร์ (VA) วดั คำ่ ออกมำไดด้ ว้ ยเอซโี วลตม์ เิ ตอร์ และเอซีแอมมิเตอรน์ ำมำคณู กนั โดยตรง รูปรำ่ งของวำรม์ เิ ตอรแ์ สดง ดงั รูป

จำกรูปเป็นเมกวำรม์ เิ ตอร์ คอื วำรม์ เิ ตอรท์ ่วี ดั คำ่ ออกมำไดเ้ ป็นเมกวำร์ สเกล ของวำรม์ ิเตอรแ์ บง่ เป็น 2 ดำ้ น สเกลดำ้ นซำ้ ยมือบอกสภำวะกำรนำหนำ้ (lead) ของกำลงั ไฟฟ้ำตอบสนอง คอื กระแสนำแรงดนั เป็นกำร แสดงสภำวะเป็นตวั เก็บประจุ (C) สว่ นสเกลดำ้ นขวำมือ บอกสภำวะกำรลำ้ หลงั (lag) ของกำลงั ไฟฟ้ำตอบสนอง คือกระแสลำ้ หลงั แรงดนั เป็น กำรแสดงสภำวะเป็นตวั เหน่ียวนำ (L) R-L-Cแบบดจิ ติ อล Digital TLC meter เป็นเคร่อื งมือท่ีใชว้ ดั ปรมิ ำณทำงไฟฟำ้ เครอ่ื งมือในรูปคือ LCR meter mujสำมำรถวดั คำ่ inductance, capacitance, resistance, conductance, and dissipation factor สำมำรถเลือกกำรทำงำนท่ีตอ้ งกำรโดยสวติ ชป์ ่มุ กดและเลือก

ยำ่ นกำรวดั โดย Range switch โดยปกตจิ ะตงั้ เป็นอตั โนมตั เิ พ่ือควำมสะดวก ตวั เลข ของกำรวดั ออกมำมคี ำ่ เหมอื นกนั แตเ่ รว็ กวำ่ ท่ีจะใชย้ ่ำนกำรวดั คำ่ ท่ีเหมำะสมแทน กำรเลอื กยำ่ นกำรวดั คำ่ อตั โนมตั ิ ค่ำตวั เลขของกำรวดั ไดแ้ สดงบนหนำ้ จอแสดงผล LED 3 1/2 digit ย่ำนกำรวัดและค่ำควำมคลำดเคลอ่ื น function range accuracies min max Inductance(L) 200 µH 200 H +-[0.25% + (1+0.002 R, L, Capacitance(C) 200 pF 2000 µF C, or G)] Resistance(R) 2 Ω 2 MΩ Conductance(G) 2 µS 20 S dissipation factor(D) accuracies +-(2% + 0.010) เคร่ืองวดั แอลซอี ำร(์ LCR Meter)ใช้วัดอะไรบ้ำง

L - Inductance วดั ตวั เหน่ียวนำไฟฟำ้ C - Capacitance วดั ตวั เก็บประจุ R - Resistance วดั ตวั ตำ้ นทำน ตวั เหนี่ยวนำ (Inductor) เป็นอปุ กรณท์ ่ีนิยมใชใ้ นกำรปรบั ควำมถ่ีของเคร่อื งรบั วทิ ยแุ ละ โทรทศั นโ์ ดย อำศยั หลกั กำรของลวดทองแดง นำมำขดหลำย ๆ รอบท่เี รยี กวำ่ คอย (Coil) แลว้ จ่ำย กระแสไฟฟ้ำเขำ้ ไป เพ่ือใหแ้ สดงคณุ สมบตั ิของตวั เหน่ียวนำ โครงสรำ้ งประกอบดว้ ย ขดลวด (Coil) พนั รอบแกน (Core) ซง่ึ แกนนีอ้ ำจจะเป็นแกนอำกำศ, แกนเหล็ก, หรอื แกนเฟอรไ์ รทข์ นึ้ อยกู่ บั คณุ สมบตั ขิ องกำรเหน่ียวนำไฟฟ้ำ ตวั เหน่ียวนำชนิดตำ่ ง ๆ สญั ลกั ษณต์ วั เหน่ียวนำ

ตวั เหน่ียวนำแบบตำ่ ง ๆ ไฟฟำ้ (Inductor)จะมคี ณุ สมบตั ใิ นกำรเหน่ียวนำทำงไฟฟำ้ โดยเกิดขนึ้ ในรูป ของสนำมแมเ่ หลก็ ภำยในตวั เหน่ียวนำมคี ำ่ ท่ีเรียกวำ่ คำ่ ควำมเหน่ียวนำ (Inductance) มหี นว่ ยเป็นเฮนร่ี (Henry) สำมำรถหำคำ่ inductive reactance (XL) ไดจ้ ำกสมกำร XL= jwL ตัวเกบ็ ประจุ (Capacitor) เป็นอปุ กรณท์ ่ใี ชใ้ นกำรเก็บประจุ (Charge) และสำมำรถคำยประจุ (Discharge)ไดโ้ ดยนำสำรตวั นำ2 ชิน้ มำวำงในลกั ษณะขนำนใกล้ ๆ กนั แตไ่ มไ่ ดต้ อ่ ถงึ กนั ระหวำ่ งตวั นำทงั้ สองจะถกู กนั้ ดว้ ยฉนวนท่เี รยี กวำ่ ไดอิเล็กตรกิ (Dielectric) ซง่ึ ไดอเิ ลก็ ตรกิ นีอ้ ำจจะเป็นอำกำศ, ไมกำ, พลำสติก, เซรำมคิ หรอื สำรท่ีมสี ภำพคลำ้ ย ฉนวนอ่ืน ๆ เป็นตน้

ตวั เก็บประจแุ บบตำ่ ง ๆ สญั ลกั ษณต์ วั เก็บประจุ ตวั เก็บประจเุ รยี กอีกอยำ่ งหน่งึ วำ่ คอนเทนเนอร์ (Condenser) หรอื เรยี กยอ่ ๆ วำ่ ตวั ซี (C) หน่วยของตวั เก็บประจคุ ือ ฟำรดั (Farad) กำรวดั คำ่ ตวั เก็บประจุ (Capacitor) ควรคำยประจใุ หห้ มดก่อนกำรวดั ทกุ ครงั้ สำมำรถหำคำ่ capacitive reactance (Xc) ไดจ้ ำกสมกำร Xc = jwc

ตวั ตำ้ นทำน (Resistor) ตวั ตำ้ นทำน (Resistor) เป็นอปุ กรณท์ ่ใี ชใ้ นกำรตำ้ นทำนกำรไหลของ กระแสไฟฟ้ำ เพ่ือทำใหก้ ระแสและแรงดนั ภำยในวงจร ไดข้ นำดตำมท่ีตอ้ งกำร เน่ืองจำกอปุ กรณท์ ำงดำ้ นอเิ ลก็ ทรอนิกสแ์ ตล่ ะตวั ถกู ออกแบบใหใ้ ชแ้ รงดนั และกระแส ท่แี ตกตำ่ งกนั ดงั นนั้ ตวั ตำ้ นทำนจงึ เป็นอปุ กรณท์ ่มี ีบทบำทและใชก้ นั มำกในงำนดำ้ น ไฟฟำ้ อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ เชน่ วทิ ย,ุ โทรทศั น,์ คอมพวิ เตอร,์ เครอ่ื งขยำยเสยี ง ตลอดจน เครอ่ื งมือเคร่อื งใชท้ ำงดำ้ นไฟฟำ้ อิเลก็ ทรอนิกส์ ฯลฯ เป็นตน้ สญั ลกั ษณข์ องตวั ตำ้ นทำน หนว่ ยของควำมตำ้ นทำนวดั เป็นหนว่ ย “โอหม์ ” เขียนแทนดว้ ยอกั ษรกรกี คอื Ω ตวั “โอเมกำ ” ตวั ตำ้ นทำนแบบตำ่ ง ๆ

สญั ลกั ษณต์ วั ตำ้ นทำน DIGITAL RLC METER Digital TLC meter เป็นเคร่อื งมอื ท่ีใชว้ ดั ปรมิ ำณทำงไฟฟำ้ ในรูปสำมำรถวดั คำ่ inductance, capacitance, resistance, conductance, and dissipation factor สำมำรถเลอื กกำรทำงำนท่ีตอ้ งกำรโดยสวิตชป์ ่มุ กดและเลอื กยำ่ นกำรวดั โดย Range switch โดยปกติจะตงั้ เป็นอตั โนมตั เิ พ่ือควำมสะดวก ตวั เลขของกำรวดั ออกมำมีค่ำ เหมอื นกนั แตเ่ รว็ กวำ่ ท่ีจะใชย้ ำ่ นกำรวดั คำ่ ท่ีเหมำะสมแทนกำรเลอื กยำ่ นกำรวดั คำ่ อตั โนมตั ิ คำ่ ตวั เลขของกำรวดั ไดแ้ สดงบนหนำ้ จอแสดงผล LED 3 1/2 digit function range accuracies Inductance(L) min max Capacitance(C) Resistance(R) 200 µH 200 H +-[0.25% + (1+0.002 R, L, 200 pF 2000 µF C, or G)] 2 Ω 2 MΩ

Conductance(G) 2 µS 20 S dissipation factor(D) accuracies +-(2% + 0.010) ตัวอย่ำง LCR meter ควำมแม่นยำสูง Instek LCR-819 High Precision LCR Meter 12Hz-100kHz - 100 Setup Save/Recall Memories - R/Q, C/D, C/R, L/Q Test Modes - Absolute Value, DValue, and D% Measurement Display - Test Condition and Test Result Simultaneously Shown on Screen - 12Hz~100kHz - 0.05% High Measurement Accuracy - 240 x 128 Dot Matrix LCD Display เครื่องกำเนินสัญญำณ

สญั ญำณไฟฟำ้ กบั งำนดำ้ นไฟฟำ้ และอเิ ลก็ ทรอนิกสเ์ ป็นสิ่งคกู่ นั ไมส่ ำมำรถแยกจำก กนั ได้ เพรำะในกำรทำงำนของอปุ กรณไ์ ฟฟ้ำและอปุ กรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์ เป็นกำร ทำงำนท่ีตอ้ งเก่ียวขอ้ งกบั ไฟฟำ้ และสญั ญำณ ถำ้ หำกพิจำรณำโดยละเอียด เรม่ิ ตน้ จำกกำรจำ่ ยแรงดนั ไฟฟ้ำใหว้ งจร ในแรงดนั ไฟฟำ้ ก็ประกอบดว้ ยสญั ญำณรูปไซน์ เม่ือ มองไปถึงวงจรของอปุ กรณไ์ ฟฟำ้ และอิเลก็ ทรอนกิ ส์ บำงวงจรทำหนำ้ ท่ีกำ เนิด สญั ญำณไฟฟำ้ สลบั ขนึ้ มำ เชน่ วงจรกำเนดิ ควำมถ่ี (Oscillator) วงจรกำเนดิ สญั ญำณพลซั ์ ท่ีเรยี กว่ำวงจรมลั ตไิ วเบรเตอร์ (Multi vibrator)เป็นตน้ บำงวงจรก็ เก่ียวขอ้ งกบั กำรทำงำนรว่ มกบั สญั ญำณ เช่น วงจรขยำยเสยี ง ( Amplifier)วงจร ภำครบั วิทยุ (R.F. Tuner) ตลอดจนกำรทำงำนของวงจรบำงสว่ นถกู ควบคมุ กำร ทำงำนดว้ ยสญั ญำณไฟฟำ้ เป็นตน้

รูปดำ้ นหนำ้ ของเคร่อื งกำเนิดสญั ญำน เครอ่ื งกำเนิดสญั ญำณ เป็นเคร่อื งมือวดั และเคร่อื งมือทดสอบชนิดหนง่ึ ทำหนำ้ ท่ีเป็น ตวั ใหก้ ำเนิดสญั ญำณชนิดตำ่ ง ๆขนึ้ มำ เพ่ือใชใ้ นกำรทดสอบปรบั แตง่ และตรวจซอ่ ม วงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ เคร่อื งกำ เนิดสญั ญำณท่ถี กู ผลติ ขนึ้ มำใชง้ ำนถกู เรยี กช่ือตำ่ งกนั ตำมคำ่ ควำมถ่ีและชนิดของสญั ญำณท่ีกำ เนิดขนึ้ มำ แตใ่ นท่ีนีจ้ ะศกึ ษำเพียง 3 ชนิด ดงั นี้ 1. ฟังกช์ ่นั เจนเนอรเ์ รเตอร์ (Function Generator) 2. พลั ส์ เจนเนอรเ์ รเตอร์ (Pulse Generator) 3. สวฟี เจนเนอรเ์ รเตอร์ (Sweep generator) 1. ฟังกช์ ่ัน เจนเนอรเ์ รเตอร์ (Function Generator) ฟังกช์ ่นั เจนเนอรเ์ รเตอร์ หรอื เคร่อื งกำเนิดสญั ญำณหลำยแบบเป็นเคร่อื งมือ อิเล็กทรอนิกสท์ ่ีใชท้ ำงำนไดห้ ลำยหนำ้ ท่ี 1) โครงสรำ้ ง ฟังกช์ ่นั เจนเนอรเ์ รเตอรจ์ ะมีวงจรออสซลิ เลตท่ีสำมำรถสรำ้ งรูป คลนื่ ท่ีแนน่ อน แตล่ ะเครอ่ื งประกอบดว้ ยสว่ นสำคญั 4 ส่วน ดงั รูป (ก) คือ

(1) วงจรออสซิลเลเตอรซ์ ง่ึ ทำหนำ้ ท่ีกำหนดคำบเวลำ (Time period) ใหก้ บั คล่นื หรอื เรยี กวำ่ มลั ตไิ วเบรเตอร์ หรอื ตวั กำ เนดิ ควำมส่นั สะเทอื นแบบตอ่ เน่ือง เป็นตวั กำเนดิ รูปคล่นื แบบตำ่ ง ๆ น่นั เอง (2) ตวั สรำ้ งหรอื จดั รูปแบบของคลื่น (Wave shaper) (3) สว่ นโมดเู ลเตอร์ ใชส้ ำหรบั สรำ้ งสญั ญำณ AM หรอื FM เอำตพ์ ตุ บฟั เฟอร์ ของภำคขยำย (Output buffer amplifier) 2) กำรนำไปใชง้ ำน ใชเ้ ป็นเคร่อื งกำเนิดควำมถ่ีท่สี ำมำรถสรำ้ งรูปคลื่นเอำ้ ทพ์ ทุ ได้ หลำยรูปคล่ืน

สญั ญำณท่ีกำเนดิ ขนึ้ มำนีต้ อ้ งสำมำรถควบคมุ ได้ ทงั้ กำรปรบั แตง่ รูปคลืน่ ปรบั แตง่ ควำมแรงและปรบั แตง่ ควำมถ่ีได้ เพ่ือใชเ้ ป็นสญั ญำณสง่ ออกไปยงั อปุ กรณห์ รอื เคร่อื งมอื ต่ำงๆ เพ่ือกำร ตรวจสอบ ตรวจซอ่ ม ปรบั แตง่ หรอื วดั เปรยี บเทียบคำ่ โดยถือวำ่ สญั ญำณท่ีกำเนิดจำกเครอ่ื งกำเนิด สญั ญำณเป็นสญั ญำณมำตรฐำน หรอื สญั ญำณอำ้ งองิ ในกำรนำไปใชง้ ำนเคร่อื งกำเนดิ สญั ญำณไมว่ ำ่ จะเป็นชนดิ ใดก็ ตำมควรตอ้ งมีคณุ สมบตั ิ ในกำรทำงำนและกำรใชง้ ำนท่ีเหมอื นๆกนั ดงั นี้ 1. ควำมถ่ีท่ถี กู ผลติ ขนึ้ มำตอ้ งมคี วำมคงท่ี และสำมำรถอำ่ นคำ่ ออกมำได้ 2. สญั ญำณท่ีกำเนิดขนึ้ มำตอ้ งไมผ่ ิดเพีย้ น และไมม่ ีสญั ญำณรบกวน 3. สำมำรถควบคมุ ควำมแรงของสญั ญำณท่ีผลิตขนึ้ มำได้ ตงั้ แต่ควำมแรงค่ำต่ำๆ จนถึงควำมแรงค่ำสงู ๆ 3) กำรเลือกรูปสญั ญำณ สำมำรถผลิตรูปคล่นื สญั ญำณเอำ้ ทพ์ ทุ ไดห้ ลำยชนดิ เชน่ รูปคล่ืนไซน์ (Sine Wave) รูปคล่ืนสำมเหล่ยี ม ( Triangular wave) รูปคลื่นฟันเลื่อย (Saw tooth Wave) รูปคลื่นส่เี หล่ยี ม (Square Wave) และรูปคลนื่ พลั ส์ ( Pulse Wave )เป็นตน้ ลกั ษณะ รูปคล่ืนแบบตำ่ ง ๆ แสดงดงั รูป

4) กำรปรบั ควำมถ่ี มยี ำ่ นควำมถ่ีใชง้ ำนเรม่ิ ตงั้ แตเ่ ศษสว่ นของเฮรทิ ซ์ ( Hz) ไปจนถงึ หลำยรอ้ ยเฮรทิ ซ(์ KHz) ฟังกช์ ่นั เจนเนอเรเตอรจ์ ำกรูป (ข) มีควำมถ่ี เอำ้ ทพ์ ทุ ในยำ่ น 10 เทำ่ จำกคำ่ ต่ำสดุ 0.2 Hz ถงึ คำ่ สงู สดุ 2 MHz 5) กำรปรบั แตง่ ควำมแรงของสญั ญำณ จำกรูป (ข) ขนำดของสญั ญำณดำ้ นเอำ้ ทพ์ ทุ โดยท่วั ไปมีค่ำพีคทพู ีค (Peak to peak) เป็น 0–20 V และ 0–2 V กำรควบคมุ ขนำด สญั ญำณ มกั ทำท่ี 0–20 V โดยใชป้ ่มุ กำรลดทอน(Attenuation) 20 dB เปลี่ยนเอำ้ ทพ์ ทุ เป็น 0–20 V กำรเลอื กควำมถ่ีมี ควำมถกู ตอ้ งประมำณ ± 20% ของคำ่ เต็มสเกลท่ีย่ำนใด ๆ 2. พลั สเ์ จลเนอรเ์ รเตอร์ (Pulse generator) พลั สเ์ จนเนอรเ์ รเตอร(์ Pulse generator) เป็นเคร่อื งกำเนดิ สญั ญำณพลั สร์ ูปส่ีเหลีย่ ม หรอื เรก็ แทนกนู ่ำ (Rectangular) ซง่ึ สำมำรถปรบั คำ่ ดวิ ตี้ ไซเกิล้ ได้ (Duty cycle) ดิวตีไ้ ซเกิล้ (Duty cycle) คืออตั รำสว่ นระหวำ่ งควำมกวำ้ งของพลซั ์ หรอื ชว่ งท่ีมีพลั ซ์ ตอ่ คำบเวลำของพลั ซ์ (Pulse periode อำ่ นวำ่ พลั ส์ พีเรยี ด) โดยมีกำรคิดออกมำเป็น เปอรเ์ ซน้ ต(์ %)ดงั รูป 10.10 คำ่ ดิวตไี้ ซเกิล (Duty cycle) สำมำรถหำไดจ้ ำกสตู ร

โดย Duty cycle หรอื ดวิ ตไี้ ซเกิล้ คอื อตั รำสว่ นระหวำ่ งชว่ งท่ีมพี ลั ซต์ อ่ คำบเวลำ ของพลั ซ์ PW ย่อมำจำก Pulse width คอื ควำมกวำ้ งของช่วงท่ีมีพลั ซ์ มหี นว่ ยเป็นวนิ ำทีหรอื เซก็ ก่นั (Second) T เป็นอกั ษรยอ่ มำจำก พลั สพ์ ีเรยี ดไทม์ (Pulse period time) คอื หน่วยควำมกวำ้ ง ของสญั ญำณรูปคลื่นส่ีเหลย่ี ม 1 ลกู พลั สเ์ จนเนอรเ์ รเตอร์ สำมำรถปรบั ใหร้ ูปคลืน่ จำกสญั ญำณรูปคลืน่ ส่ีเหลีย่ มหรอื ไตร แองเกิล้ เวฟ (Triangle wave) เป็นรูปสเ่ี หลีย่ มจตั รุ สั หรอื สแควรเ์ วฟ (Square wave) โดยปรบั คำ่ ดวิ ตีไ้ ซเกิล (Duty cycle) อยทู่ ่ี 50 % พลั สเ์ จนเนอรเ์ รเตอร์ สำมำรถปรบั คำ่ ดวิ ตไี้ ซเกิล (Duty cycle) ใหม้ ีคำ่ ตำ่ ง ๆ พอสรุป ไดด้ งั นี้ 1. รูปสญั ญำณรูปสี่เหล่ียมท่มี ีคำ่ ดิวตไี้ ซเกิล (Duty cycle) มำกกวำ่ 50% 2. รูปสญั ญำณรูปสเี่ หลี่ยมท่มี ีคำ่ ดติ ไี้ ซเกิล (Duty cycle) นอ้ ยกว่ำ 50% 3. รูปสญั ญำณรูปสเี่ หลี่ยมท่ีมีคำ่ ดวิ ตไี้ ซเคิล (Duty cycle) 50% 3. สวีฟเจนเนอรเ์ รเตอร์ (Sweep generator)

สวีฟเจนเนอรเ์ รเตอร์ (Sweep generator) เป็นเครอ่ื งกำเนิดสญั ญำณ รูปคลื่นซำยน์ (sine wave) ในชว่ งคลืน่ ควำมถ่ีวทิ ยุ หรอื เรดิโอ (Radio Frequency) หรอื อำรเ์ อฟ (RF) โดยสำมำรถเปล่ยี นควำมถ่ีไดส้ ม่ำเสมอตลอดผำ่ น ควำมถ่ี ใชใ้ นกำรตรวจสอบหำคณุ สมบตั ขิ องอปุ กรณแ์ ละวงจรต่ำง ๆ เชน่ วงจรขยำย ควำมถ่ีกลำง หรอื ไอเอฟ แอมปลิไฟเออร์ ในเคร่อื งรบั วงจรขยำยย่ำนควำมถ่ีวทิ ยุ เป็น ตน้ ข้อกำหนดท่วั ไปสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำคอื - ผลิตรูปคล่นื ไซน์ ส่ีเหลยี่ ม รูปสำมเหล่ยี มฟันเลื่อยได้ - สำมำรถสรำ้ งควำมหลำกหลำยของควำมถ่ี - ควำมเสถียรของควำมถ่ีรอ้ ยละ 0.1 ตอ่ ช่วั โมงสำหรบั เคร่อื งกำเนิดไฟฟำ้ แบบอะนำลอ็ ก หรอื 500 ppm สำหรบั เคร่อื งกำเนดิ ไฟฟำ้ ดจิ ติ อล - Sinewave สงู สดุ บิดเบือนประมำณ 1% (ควำมถกู ตอ้ งของกำรสรำ้ ง เครอื ข่ำยไดโอด) สำหรบั เครอ่ื งกำเนิดไฟฟำ้ แบบอะนำลอ็ กกำเนิดสญั ญำณอำจมีกำร บิดเบือนนอ้ ยกว่ำ -55 dB ต่ำกวำ่ 50 เฮิรทตแ์ ละนอ้ ยกวำ่ -40 dB - บำงฟังกช์ ่นั เคร่อื งกำเนดิ ไฟฟำ้ สำมำรถเฟสลอ็ คเพ่ือแหลง่ สญั ญำณ ภำยนอกซง่ึ อำจจะมีกำรอำ้ งอิงควำมถ่ีหรอื เคร่อื งกำเนิดไฟฟำ้ ทำงำนอ่ืน - AM หรอื FM กำรปรบั อำจจะไดร้ บั กำรสนบั สนนุ - เคร่อื งกำเนิดไฟฟำ้ บำงอยำ่ งใหแ้ รงดนั DC offset เช่นปรบั ระหวำ่ ง- 5V ถึง +5 โวลต์ - ควำมตำ้ นทำนเอำตพ์ ตุ จำก 50 Ω

หน้ำทก่ี ำรใช้งำนของป่ ุมตำ่ ง ๆ 1. Power on Indicator อ่ำนวำ่ เพำเวอร์ ออน อนิ ดเคเตอร์ เป็นหลอดไฟแอล อี ดี (LED) แสดงกำรทำงำนของเครอ่ื ง 2. Power switch อำ่ นวำ่ เพำเวอร์ สวติ ช์ ทำหนำ้ ท่ีเป็นป่มุ สำหรบั รบั เปิด – ปิดเครอ่ื ง 3. Range switch อ่ำนวำ่ เรนจ์ สวิตช์ เป็นสวิตชท์ ่ที ำหนำ้ ท่ีเลือกยำ่ นควำมถ่ีตำ่ ง ๆ เช่น 1Hz,10Hz,100Hz, เป็นตน้ 4. Ramp/pulse Invert อำ่ นวำ่ เรนจ์ สวติ ช์ เป็นป่มุ ท่ีทำหนำ้ ท่ีกลบั รูปคลื่นจำกบวก เป็นลบ ทงั้ จำกลบเป็นบวก 5. Function switch อำ่ นวำ่ ฟังกช์ นั สวติ ช์ เป็นสวติ ชท์ ่เี ลอื กรูปสญั ญำณซง่ึ มใี ห้ เลือก 3 สญั ญำณ คือ สญั ญำณรูปคล่นื ส่ีเหลีย่ ม ทงั้ สแควเวฟ (Square wave) สญั ญำณรูปคลนื่ สำมเหล่ียมหรอื ไตรแอเกิล้ เวฟ (Triangle wave) และ สญั ญำณรูปคล่ืนไซน์ (Sine wave) 6. Att ยอ่ มำจำก Attenuator อ่ำนวำ่ แอ็ดเทน็ นเู อเตอร์ เป็นป่มุ ท่ที ำหนำ้ ท่ีลดทอน สญั ญำณทำงออก ตำมคำ่ ท่ีเขียนเอำไวท้ ่ใี กลป้ ่มุ

7. Multiplier อำ่ นวำ่ มลั ตพิ ลำยเออรเ์ ป็นป่มุ ท่ีทำหนำ้ ท่ีปรบั ควำมถ่ีท่ที ำหนำ้ ท่ีปรบั ควำมถ่ีโดยควำมถ่ีถกู ปรบั ท่ีถป่มุ นีจ้ ะตอ้ งนำไปคณู กบั คำ่ ท่ีตงั้ ไวท้ ่ีสวิตชเ์ ลอื กควำมถ่ี หรอื Range switch จงึ จะไดค้ วำมถ่ีท่ถี กู ตอ้ งออกไปใชง้ ำน - Duty control อ่ำนวำ่ ดวิ ตี้ คอนโทรล เป็นป่มุ ท่ีทำหนำ้ ท่ีปรบั คำ่ ของสญั ญำณ ส่ีเหล่ยี มใหม้ คี ำ่ อตั รำสว่ นควำมกวำ้ งภำยในลกู คลืน่ 1 รอบ มคี ำ่ ตำ่ ง ๆ กนั เรยี กวำ่ ดวิ ตี้ ไซเกิล้ (Duty cycle) - Offset Adj ยอ่ มำจำก Offset Adjust อ่ำนวำ่ ออฟเซ็ท แอด็ จนั สท์ เป็นป่มุ ท่ีทำ หนำ้ ท่ีปรบั ค่ำแรงดนั ออฟเซท็ (offset) ของสญั ญำณในกรณีท่สี ญั ญำณทำงออก (Output) บดิ เบีย้ วไป - Amplitude อำ่ นวำ่ แอมปลิจดู เป็นป่มุ ปรบั ควำมแรงหรอื ควำมสงู ของสญั ญำณ ทำงออก - VCF Input อ่ำนวำ่ วซี ีเอฟ อินพตุ เป็นขวั้ ท่ีรบั สญั ญำณไฟ DC เขำ้ มำเพ่ือนำ - Output Pulse อ่ำนวำ่ เอำตพ์ ตุ พลั สเ์ ป็นขวั้ ตอ่ ท่ีจะนำสญั ญำณพลั สอ์ อกไปใช้ งำน - Output อ่ำนวำ่ เอำตพ์ ตุ เป็นขวั้ ตอ่ ท่ีจะนำสญั ญำณท่ีเหลอื ออกไปใชง้ ำน สญั ญำณไฟ DC นีไ้ ปควบคมุ ควำมถ่ีท่เี อำตพ์ ตุ (Output) โดยสญั ญำณไฟ DC จะมี คำ่ ตงั้ แต่ 0 –10 โวลต์ (Volt) อธิบำยป่ ุมบนเครื่องสร้ำงสัญญำณ และวธิ ีตงั้ ค่ำ 1 เปิด / ปิดเคร่อื ง 2 ป่มุ เลือกรูปแบบของคล่นื : กดป่มุ ใด ๆ เหลำ่ นีเ้ พ่ือเลือกรูปแบบของคล่นื ท่ีตอ้ งกำร

3 สญั ญำณป่มุ ใหเ้ ลอื ก: กดเลอื กคณุ สมบตั ติ ำ่ ง ๆเช่นควำมถ่ีกวำ้ งท่ีเก่ียวขอ้ งกบั รูปแบบของคล่นื 4 ป่มุ ลกู ศร: คลกิ เพ่ือเปล่ยี นตำแหนง่ ของเคอรเ์ ซอรใ์ นขณะท่คี ำ่ กำรแกไ้ ข 5 ลกู บดิ : กดและหมนุ ตำมเข็มนำฬิกำหรอื ทวนเขม็ นำฬิกำเพ่ือเปล่ียนตวั เลขและ หน่วยงำน 6 หนำ้ จอแสดงผล: แสดงใหเ้ หน็ ถึงมลู คำ่ ปัจจบุ นั ของสถำนท่ีใหบ้ รกิ ำรท่เี ลอื ก 7 ป่มุ : จะใชใ้ นกำรตงั้ คำ่ สำหรบั บรกิ ำรท่เี ลือกไว้ 8 ป่ มุ ช่วยเหลอื ดว่ น: จะชว่ ยใหค้ ำอธิบำยสนั้ ๆ ของคณุ สมบตั ทิ งั้ หมดบนเครอ่ื งกำเนิด ไฟฟำ้ ทำงำน 9 ป่มุ ปิด วิธกี ำรตัง้ คำ่ ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้ำ - ดบั เบิลคลกิ ท่เี คร่อื งกำเนดิ ไฟฟำ้ ทำงำนเพ่ือเปิดแผงกำเนิดไฟฟำ้ ทำงำน - เลอื กรูปแบบของคล่นื ท่คี ณุ เลือกไดโ้ ดยคลกิ ท่ีป่มุ รูปแบบของคล่นื เลอื ก - เลอื กคณุ สมบตั ิท่เี ก่ียวขอ้ งกบั รูปแบบของคล่นื เช่นคล่นื ควำมถ่ีหรอื ฯลฯ ชดเชย โดยกำรคลิกท่ีป่มุ รูปแบบของคล่นื ท่ีใหบ้ รกิ ำรตวั เลอื ก - ใชป้ ่มุ ลกู ศรเพ่ือเลอ่ื นเคอรเ์ ซอรไ์ ปยงั ตำแหน่งท่ีตอ้ งกำร - ใชป้ ่มุ ตวั เลขเพ่ือเปล่ียนคำ่ หรือใชล้ กู บิด หมำยเหต:ุ

หลงั จำกท่ีเปล่ยี นคณุ สมบตั ิของรูปแบบของคล่นื (เช่นควำมถ่ีกวำ้ งของซำยน)์ ถำ้ คณุ ตอ้ งกำรท่ีจะเลอื กรูปแบบของคลน่ื อ่ืน ๆ (เช่นสแควร)์ จะตอ้ งตงั้ ค่ำคณุ สมบตั ิทงั้ หมด ของซำยนเ์ ป็นคำ่ เรม่ิ ตน้ กำรบำรุงรักษำเคร่ืองกำเนิดสัญญำณ 1. ศกึ ษำคมู่ อื กำรใชง้ ำเคร่อื งใชใ้ หเ้ ขำ้ ใจก่อนกำรใชง้ ำน 2. ระวงั อยำ่ ใหส้ ญั ญำณท่ีเอำตพ์ ตุ ลดั วงจร 3. อย่ำเก็บเคร่อื งกำเนิดสญั ญำณไวใ้ นท่ีชืน้ รอ้ นมำกหรอื มีฝ่นุ มำก 4. ระมดั ระวงั อยำ่ ปอ้ นสญั ญำณเขำ้ ทำงขวั้ ทำงเอำตพ์ ตุ ของเคร่อื งกำเนดิ สญั ญำณ ออสซลิ โลสโคป ออสซลิ โลสโคปหรอื เรยี กสนั้ ๆ วำ่ \"สโคป\" (Scope) มชี ่ือเต็มมำจำก แคโทดเรย์ ออสซิลโลสโคป (Cathode ray oscilloscope ; CRO ) หมำยถงึ ออสซิลโลสโคปใช ้้ หลอดรงั สแี คโทด สโคปเป็นเคร่อื งมือวดั ทำง อิเลก็ ทรอนกิ สท์ ่สี ำคญั อีกชนิดหน่ีงท่ีใช้ ในกำรวดั แสดงรูปคลืน่ สญั ญำณตำ่ ง ๆ ออกมำเป็นภำพ ปรำกฎบนจอหลอดภำพให้ เหน็ ได้ เชน่ กำรวดั สญั ญำณกระแสไฟฟำ้ หรอื แรงดนั ไฟฟำ้ (ท่ีเป็นไฟ AC หรอื DC) กำรวดั ควำมถ่ีของ สญั ญำณ กำรวดั เฟสของสญั ญำณ และรวมถึงกำรวดั สญั ญำณ พลั สก์ ำรอำ่ นคำ่ แอมพลิจดู ของสญั ญำณจะเป็น พคี -ท-ู พีค หรอื คำ่ พคี และคำ่ เวลำ เป็นวินำที

หลักกำรทำงำนของออสซลิ โลสโคป ออสซิสโลสโคปจะใชห้ ลกั กำรบงั คบั กำรบำ่ ยเบนของลำอิเลก็ ตรอนภำยใน หลอดภำพรงั สีแคโทด (Cathode ray tube ; CRT) ดว้ ยระบบกำรบำ่ ยเบนทำงไฟฟำ้ สถิต (Electrostatic deflection) หนำ้ ท่ีหลกั ของออสซิลโลสโคป คอื 1. รบั สญั ญำณ 2. แสดงภำพของสญั ญำณท่รี บั 3. วิเครำะหส์ ญั ญำณ ประโยชนข์ องกำรนำออสซิสโลสโคปไปใช้งำน

1. ใชว้ ดั แรงดนั ไฟฟำ้ ตรง (DC) วดั แรงดนั ไฟฟำ้ สลบั (AC) และกระแสไฟฟำ้ ของ สญั ญำณ 2. ใชว้ ดั คำ่ เวลำ คำบเวลำ และควำมถ่ีของสญั ญำณ 3. ใชว้ ดั ผลตำ่ งทำงเฟสของสญั ญำณ และเปรยี บเทียบสญั ญำณ 2 สญั ญำณ 4. ใชว้ ดั ตรวจสอบวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ สเ์ ก่ียวกบั ควำมถ่ีและรูปคล่ืนสญั ญำณท่ีถกู ตอ้ ง เชน่ กำรปรบั จนู เคร่อื งรบั -สง่ วิทยุ เคร่อื งรบั โทรทศั น์ วิดีโอ เคร่อื งเสียง เป็นตน้ 5. ใชต้ รวจเช็คคณุ สมบตั ขิ องอปุ กรณอ์ เิ ล็กทรอนิกสว์ ำ่ ดหี รอื เสียไดโ้ ดยดจู ำกภำพท่ี ปรำกฎบนจอ 6. นำไปใชป้ ระกอบรว่ มกบั อปุ กรณอ์ ่ืนเพ่ือใหส้ ำมำถใชง้ ำนดำ้ นอ่ืนไดก้ วำ้ งขวำง บลอ็ ดไดอะแกรมของออสซลิ โลสโคป แผนภำพบลอ็ กของออสซลิ โลสโคป (Oscilloscope block diagram) ท่วั ไป (แบบ 1 ลำแสง) มีสว่ นประกอบดงั นี้

สว่ นประกอบแผนภำพของบล็อกของออสซิสโลสโคป คอื 1. Cathode ray tube, or CRT 2. Vecital amplifier 3. Delay line 4. Time base generator 5. Horizontal amplifier 6. Trigger circuit 7. Power supply อธิบำยแผนภำพบลอ็ ก 1. หลอดรงั สีแคโทดหรอื เรยี กสนั้ ๆ วำ่ \"CRT\" ถือวำ่ เป็นหวั ใจของออสซลิ โลสโคป ดำ้ น ในหลอดภำพฉำบดว้ ยสำรเรอื งแสง เม่ืออเิ ลก็ ตรอนว่งิ กระทบจดุ ใดจดุ นนั้ จะเรอื งแสง ขนึ้ จงึ เกิดเป็นภำพใหเ้ หน็ 2. ภำคขยำยสญั ญำณทำงแนวตงั้ (Vertical amplifier) ทำหนำ้ ท่ีขยำยสญั ญำณทำง แนวตงั้ ใหม้ คี วำมแรงขนึ้ ท่สี ง่ มำจำกภำคลดทอนแรงดนั (Volt/DIV) ทำงแนวตงั้ 3. ภำคหนว่ งสญั ญำณ (Delay line) จะทำหนำ้ ท่ีหน่วงสญั ญำณอนิ พตุ ทำงแนวตงั้ (Vertical input) ก่อนท่ีจะปอ้ นเขำ้ แผ่นเพลตบำ่ ยเบนทำงแนวตงั้ (Vertical deflection plate) ใชเ้ วลำกำรหนว่ งประมำณ 0.25 ms 4. เครอ่ื งกำเนิดฐำนเวลำ (Time base generator) หรอื ตวั กำเนิดกำรกวำด (Sweep generator) ทำหนำ้ ท่ีควบคมุ รูปคล่นื ฟันเล่ือย (Sawtooth waveform) ใหม้ คี วำม

ถกู ตอ้ ง (โดยปรบั ป่มุ Time/DIV) กอ่ นปอ้ นใหก้ บั ภำคขยำยสญั ญำณทำงแนวนอน (Horizontal amplifier) 5. ภำคขยำยสญั ญำณทำงแนวนอนทำหนำ้ ท่ขี ยำยสญั ญำณรูปฟันเล่อื ยใหม้ ีควำม แรงพอก่อนปอ้ นเขำ้ แผน่ เพลตบำ่ ยเบนทำงแนวนอน ทำใหเ้ กิดสนำมไฟฟำ้ สถิต ควบคมุ ลำอเิ ลก็ ตรอนใหบ้ ำ่ ยเบนซำ้ ยขวำทำงแนวนอนได้ 6. ภำควงจรชดุ ชนวน (Trigger circuit) หรอื วงจรซงิ ค์ (Since circuit) ทำหนำ้ ท่ี ควบคมุ ใหส้ ญั ญำณแนวนอนทำงำนพรอ้ มกบั สญั ญำณแนวตงั้ ทำใหภ้ ำพบนจอหยดุ น่งิ โดยรบั สญั ญำณมำจำกภำคขยำยแนวตงั้ มำทำเป็นสญั ญำณพลั สไ์ ปควบคมุ รูปคลืน่ ฟันเล่ือยของภำคกำเนดิ ฐำนเวลำใหม้ คี วำมถ่ีท่ถี กู ตอ้ ง 7. ภำคจำ่ ยไฟ (Power supply) แรงดนั ไฟต่ำ (Low voltage; LV) จะจ่ำยไฟใหก้ บั ทกุ วงจร ยกเวน้ แรงดนั ไฟสงู (High voltage ; HV) จ่ำยใหก้ บั หลอด CRT หลักกำรเกดิ ภำพบนจอออสซสิ โลสโคป- กำรเกิดรูปสญั ญำณท่ีจอออสซลิ โลสโคป (หลอด CRT) อำศยั หลกั กำรทำงำนของ 2 ภำคใหญ่ๆ คอื 1. กำรบำ่ ยเบนสญั ญำณทำงแนวตงั้ (Vertical deflection) 2. กำรบำ่ ยเบนสญั ญำณทำงแนวนอน (Horizontal deflection) กำรปอ้ นสญั ญำณเขำ้ ท่ีชดุ แผน่ เพลตบำ่ ยเบนทงั้ แนวตงั้ และแนวนอนโดยตรงจะตอ้ ง มีคำ่ แรงดนั ไฟฟำ้ ท่ีสงู มำก เพ่อื ใหล้ ำอเิ ลก็ ตรอนเกิดบำ่ ยเบนไปถึงหนำ้ จอท่ีฉำบดว้ ย สำรเรอื งแสง ดงั นนั้ ถำ้ กรณีท่สี ญั ญำณเขำ้ เป็นแรงดนั ไฟฟำ้ คำ่ ต่ำ ๆ กอ่ นเขำ้ แผ่น เพลตบำ่ ยเบนทงั้ 2 ชดุ โดยกำรขยำยสญั ญำณดงั กลำ่ วเสียกอ่ น เรยี กวำ่ วงจรขยำย สญั ญำณทำงแนวตงั้ และวงจรขยำยสญั ญำณทำงแนวนอนจะเหน็ กำรแสกน (Scan)

ของรูปคล่ืนไซนท์ ่ปี อ้ นเขำ้ ทำงแนวตงั้ และรูปคล่นื ฟันเลื่อยเขำ้ ทำงแนวนอน ภำพท่ีจะ ปรำกฎจะเป็นกำรเรม่ิ ตน้ สแกนของจดุ ลำแสงอิเล็กตรอนท่จี อหลอดภำพวิ่งจำกซำ้ ย ไปขวำ เรม่ิ จำกตำแหน่งศนู ยเ์ หมือนกนั จนกระท่งั ถงึ จดุ สงู สดุ (เลข 8) ของสญั ญำณ คลนื่ ไซนแ์ ละฟันเลอื่ ย จำกนนั้ จดุ ลำแสงอเิ ล็กตรอนบนจอหลอด CRT จะวง่ิ กลบั จำก ตำแหนง่ สงู สดุ (ขวำสดุ ) มำยงั ซำ้ ยสดุ ดว้ ยควำมเรว็ ท่ีสงู มำกเรำจงึ เห็นรูปสญั ญำณ คล่นื ไซนป์ รำกฎหนำ้ จอ หลอดรังสแี คโทด หลอดรงั สแี คโทด (Cathode ray tube ; CRT) หรอื CRT เป็นอปุ กรณท์ ่ใี ชแ้ สดงคำ่ รูปรำ่ งของสญั ญำณท่ีวดั ไดบ้ นหนำ้ จอ หลอด CRT มโี ครงสรำ้ งภำยใน (ดงั รูป) สว่ นประกอบภำยในหลอด CRT แบง่ ไดเ้ ป็น 4 สว่ น คอื 1. ชดุ ปืนอเิ ลก็ ตรอน (Electron gun assembly) 2. ชดุ แผน่ เพลตบำ่ ยเบน (Deflection plate assembly) 3. จอภำพเรอื งแสง (Fluorescent screen) 4. ตวั หลอดแกว้ และขวั้ หลอด (Glass envelope and base of the tube) 1. ชดุ ปืนอเิ ลก็ ตรอน ในสว่ นนีจ้ ะทำหนำ้ ท่ีคลำ้ ยกบั หลอดไทรโอด (Triode) คือ แคโทดจะเป็นตวั ยิงอเิ ลก็ ตรอนไปยงั จอภำพ และกรดิ เป็นตวั ควบคมุ กำรจำ่ ย

อเิ ลก็ ตรอน และมีแอโนดเป็นตวั รบั อิเลก็ ตรอนจะสำมำรถว่ิงผำ่ นรูเลก็ ๆ นีไ้ ด้ มี ลกั ษณะเป็นลำอเิ ลก็ ตรอน ขนำดของลำอิเล็กตรอนสำมำรถปรบั หรอื ควบคมุ ไดโ้ ดยใช้ ป่มุ ปรบั ควำมเขม้ กำรปรบั ปรุงดงั กลำ่ วเป็นกำรปรบั แรงดนั ไฟลบท่กี รดิ ถำ้ กรดิ เป็นไฟ ลบมำกลำอิเลก็ ตรอนก็จะลดลงทำใหค้ วำมเขม้ ท่ีจอภำพลดลงและถำ้ กรดิ เป็นไฟลบ นอ้ ย ลำอเิ ลก็ ตรอนจะมำก ควำมเขม้ ท่ีจอภำพกม็ ำกตำม เม่อื อิเล็กตรอนผำ่ นกรดิ ควบคมุ จะถกู เรง่ ควำมเรว็ โดยขวั้ แอโนดเรง่ ควำมเรว็ (Accelerating anode) 2 แผ่นท่มี ีศกั ยไ์ ฟฟำ้ บวกคำ่ สงู ปอ้ นให้ ระหวำ่ งแอโนดทงั้ สอง จะมีแอโนดโฟกสั (Focusing anode) ค่นั อย่ซู ่งี จะทำหนำ้ ท่ีช่วยปรบั ใหอ้ เิ ลก็ ตรอน เป็นลำขนำดเลก็ และคมชดั ขนึ้ ลำอเิ ลก็ ตรอนท่ถี กู ปรบั โฟกสั และถกู เรง่ ควำมเรว็ แลว้ จะเคลือ่ นท่ีผำ่ นเพลตบำ่ ยเบนแนวตงั้ และแนวนอนพงุ่ ไปกระทบจอเรอื งแสงตอ่ ไป 2. ชดุ แผน่ เพลตบำ่ ยเบน (Deflection plate assembly) ประกอบดว้ ยแผน่ เพลตโลหะ 2 แผ่น วำงคขู่ นำนกนั ทงั้ ทำงแนวตงั้ และแนวนอน โดยมีแรงดนั ไฟฟำ้ ปอ้ นใหก้ บั แผน่ โลหะทงั้ สอง เป็นผลทำใหเ้ กิดสนำมไฟฟำ้ ท่มี คี ำ่ สม่ำเสมอเกิดขนึ้ ระหวำ่ งแผ่นโลหะนี้ เม่อื ลำอเิ ล็กตรอนท่ีถกู เรง่ ควำมเรว็ ผำ่ นเขำ้ มำยงั แผน่ บำ่ ยเบนเป็นผลทำใหไ้ ดร้ บั อิทธิพลจำกสนำมไฟฟำ้ ภำยในดงั กลำ่ วจะเกิดแรงท่ีกระทำตอ่ อิเลก็ ตรอน 3. จอภำพเรอื งแสง (Fluorescent screen) คือจอดำ้ นหนำ้ สดุ ของหลอด CRT ท่ฉี ำบ ดว้ ยสำรเรอื งแสงจำพวกฟอสเฟอร์ (Phosphor) ซง่ึ เป็นสำรทำใหเ้ กิดแสงสวำ่ งบน จอภำพ โดยจะเปลี่ยนพลงั งำนไฟฟำ้ ใหเ้ ป็นพลงั งำนแสงเม่ือถกู ว่ิงชนดว้ ยลำ อิเล็กตรอนท่มี คี วำมแรงและกำลงั สงู คณุ สมบตั ขิ องสำรในกำรปลอ่ ยแสง เม่ือไดร้ บั กำรกระตนุ้ (ชน) โดยลำอเิ ลก็ ตรอน เรยี กวำ่ \"ฟลอู อเรสเซนต\"์ ควำมสำมำรถของสำรในกำรปล่อยแสงออกมำอย่ำง ตอ่ เน่ือง แมว้ ำ่ จะหมดลำอิเลก็ ตรอนแลว้ ก็ตำมเรำเรยี กวำ่ \"ฟอสเฟตเรสเซนซ\"์

(Phosphorescence) และชว่ งระยะเวลำท่ีเกิดกำรเรอื งแสงตอ่ เน่ืองเรยี กวำ่ \"ควำมคง สวำ่ ง\" (Persistence) ของสำรเรอื งแสง 4. ตวั หลอดแกว้ และขวั้ หลอด (Glass envelope and bade of the tube) - ประเภทของหลอด CRT ถำ้ แบง่ ตำมจำนวนของลำแสงอเิ ลก็ ตรอนภำยในหลอดจะแบง่ ออกเป็น 1.1 ลำแสงเดียว (Single-beam) 2.2 ลำแสงคู่ (Dual-beam) 3.3 หลำยลำแสง (Multi-beam) สำยโพรบกบั ออสซิลโลสโคป โพรบ (Probe) กำรวดั สญั ญำณอินพตุ ของสโคปนนั้ จำเป็นตอ้ งผ่ำนทำงสำยเคเบลิ แกนรว่ ม (Coaxial cable) ซง่ึ สำยเคเบลิ นีเ้ รำเรยี กว่ำ \"สำยโพรบ\" โพรบเป็นอปุ กรณท์ ่ใี ชส้ ำหรบั ตรวจวดั สญั ญำณ ถือวำ่ เป็นอปุ กรณส์ ว่ นหนำ้ ในกำรวดั สญั ญำณท่ีตอ้ งกำรตรวจสอบ โดยไมใ่ หเ้ กิดกำรรบกวนของสญั ญำณขณะใชง้ ำน แลว้ สง่ ผ่ำนสญั ญำณใหอ้ ินพตุ ทำงแนวตงั้ สว่ นประกอบของโพรบมี 2 อยำ่ งคือ สำยนำสญั ญำณและกรำวนด์ ทงั้ 2 อย่ำงนี้ ประกอบกนั โดยมีกำรแบง่ เป็นชนั้ ๆ กรำวนดจ์ ะถกู ถกั เป็นเปียพนั รอบสำยสญั ญำณท่ี มฉี นวนหมุ้ ทงั้ หมดอีกครงั้ สญั ญำณจะผำ่ นตวั นำท่ีอยตู่ รงกลำงและกรำวนดท์ ่อี ยรู่ อบ นอกจะเป็นตวั ปอ้ งกนั สญั ญำณท่ีไมต่ อ้ งกำรผ่ำนเขำ้ ไปได้

โพรบมอี ย่หู ลำยแบบขนึ้ อยกู่ บั กำรนำไปใชง้ ำน เช่น โพรบแบบพำสซฟี (Passive probe) โพรบแบบแอกทฟี (Active prove) โพรบวดั กระแสไฟฟำ้ (Current-probe) และโพรบวดั แรงดนั ไฟสงู (High voltage probe) เป็นตน้ โพรบท่ีนิยมใชม้ ำกท่สี ดุ จะเป็นโพรบแบบพำสซีฟ โดยเป็นแบบไมม่ ีกำรลดทอน สญั ญำณ (Probe x 1) หรอื 1 : 1 และแบบลดทอนสญั ญำณลง 10 เทำ่ (Probe x 10) หรอื 10 : 1 สำยโพรบนีจ้ ะมคี ำ่ ควำมจไุ ฟฟำ้ (Capacitance ; Ccc) ตอ่ ครอ่ มอยเู่ พ่ือปอ้ งกนั สญั ญำณควำมถ่ีสงู ท่ีจะเขำ้ ไปปรำกฎบนจอภำพ สว่ นดำ้ นอนิ พตุ ของสโคปจะมีคำ่ ควำมตำ้ นทำน (Ri) ตอ่ ขนำนอย่กู บั คำ่ ควำมจไุ ฟฟำ้ (Ci) บลอ็ คไดอแกรมของสำยโพรบ





มำตรฐำนของกำรวัด กำรวดั คือกำรคำนวณคำ่ ปรมิ ำณท่ีไมท่ รำบคำ่ วำ่ มีปรมิ ำณท่ีกำหนดคงท่ีเท่ำใดมี ปรมิ ำณท่ีกำหนดคงท่ีนีเ้ รยี กวำ่ หนว่ ย(unit) ฉะนนั้ กำรวดั จงึ ตอ้ งมรี ะบบหน่วยวดั ท่ีถกู ตอ้ งเช่ือถือได้ และใชส้ ะดวก ดงั นนั้ เพ่ือให้ เป็นสำกลท่วั โลกหน่วยวดั จงึ ตอ้ งใชค้ ำ่ เหมือนกนั ซง่ึ จำเป็นตอ้ งมีคำจำกดั ควำมท่ีชดั เจนเก่ียวกบั หน่อยวดั และวิธีคำนวณปรบั เทียบกบั ระบบวดั ลกั ษณะนีเ้ รยี กวำ่ มำตรฐำน (standard) ในกำรใชง้ ำนประจำวนั กำรวดั ดว้ ยเครอ่ื งวดั จะตอ้ งนำคำ่ วดั มำปรบั เท่ยี บกบั มำตฐำนท่ีใชอ้ ำ้ งองิ ภำย ในทอ้ งถ่ินซง่ึ เท่ียบเทำ่ กบั กำรนำมำปรบั เท่ยี บกบั มำตรฐำนท่ีสงู ขนึ้ และสงู ขนึ้ .......ดงั นี้

เร่อื ยไปเพ่ือใหก้ ำรปรบั เทยี บ ตรงตำมมำตรฐำนระดบั ประเทศซง่ึ กำหนดคณุ สมบตั เิ ฉพำะท่ีตกลงกนั เป็นสำกล กำร ปรบั เทียบ (calibration) คอื กำรตรวจสอบระบบวดั ใหต้ รงกบั มำตรฐำนเม่ือระบบอยใู่ นสภำพท่ีสอดคลอ้ งกบั สภำพท่ีกำหนดไวใ้ นมำตรฐำน สำหรบั หน่วยวดั พืน้ ฐำนและหนว่ ยวดั อนพุ นั ธ์ จะมีควำมแตกตำ่ งกนั ตำม มำตรฐำนของกำรวดั แบง่ ตำมหนำ้ ท่ีกำรทำงำน และกำรประยกุ ตใ์ ชง้ ำนไดด้ งั นี้ 1) มำตรฐำนสำกล (INTERNATIONAL STANDARDS) 2) มำตรฐำนเบือ้ งตน้ (PRIMARY STANDARDS) 3) มำตรฐำนชนั้ ท่สี อง (SECONDARY STANDARDS) 4) มำตรฐำนกำรใชง้ ำน (WORKING STANDARDS) 1) มำตรฐำนสำกล คือมำตรฐำนท่ีเป็นขอ้ ตกลงของนำนำชำตกิ ำหนดหนว่ ย กำรวดั ท่ีแนน่ อนขนึ้ มำแทน เพ่ือใหม้ ีควำมเท่ียงตรงสงู สำหรบั กำรใชง้ ำนทำงเทคโนโลยีดำ้ นกำรผลดิ และกำรวดั มำตรฐำนสำกลนีจ้ ะถกู ตรวจ เช็คและทดสอบคำ่ อยำ่ งสม่ำเสมอ โดยกำรวดั แบบสมบรู รใ์ นเทอมของหน่วยพืน้ ฐำน มำตรฐำนสำกลนีจ้ ะถกู เก็บ รกั ษำมำตรฐำนไวท้ ่สี ำนกั งำนมำตฐำนนำ้ หนกั และกำรวดั นำนำชำติ (INTERNATIONAL BUREAU OF WEIGHTS AND MEASURES) และไมใ่ ช่เป็นสง่ิ ท่ีงำยท่จี ะใชเ้ คร่อื งมอื วดั ในกำรวดั เพ่ือควำมมงุ่ หมำย ในกำรเปรยี บเทียบคำ่ และปรบั แตง่ คำ่

2) มำตรฐำนเบอื้ งต้น เป็นมำตรฐำนท่ดี แู ลเก่ียวกบั มำตรฐำนนำนำชำติท่ีใชใ้ น หอ้ งปฏบิ ตั ิกำร ในสว่ นท่ีมี ควำมแตกตำ่ งกนั ท่วั โลก กำรควบคมุ ดแู ลมำตรฐำนเบอื้ งตน้ นี้ ถกู ดแู ลโดยสำนกั งำน มำตรฐำนนำนำชำตหิ รอื NBS (NATIONAL BUREAU OF STANDARDS) ตงั้ อยทู่ ่ีวอชิงตนั ในทวีปอเมรกิ ำรเหนือ อีกแหง่ หน่ึงคือ หอ้ งปฏิบตั ิกำรทำงฟิสิกสน์ ำนำชำตหิ รอื NPL (NATIONAL PHYSICAL LABORATORY) ในองั กฤษ เวลส์ และสกอตแลนดแ์ ละแหง่ ท่ีเกำ่ แก่ท่ีสดุ ในโลกคอื ท่ี ฟิสิกสค์ อลลิซ เทคนิคเซ รซิ แซนตอล (PHYSIKALISCH TECHNISCHE REICHSANSTALT) ในเยอรมนั มำตรฐำนเบือ้ งตน้ ใชแ้ ทนหนว่ ย พืน้ ฐำนและบำงสว่ น ในหนว่ ยทำงเครอ่ื งกล และหน่วยทำงไฟฟ้ำ ขนึ้ อยกู่ บั กำรปรบั แตง่ โดยเครอ่ื งมอื วดั แบบสมั บรู ณใ์ นหอ้ งปฏิบตั ิกำร นำนำชำติ ผลของกำรวดั จะถกู เปรยี บเทยี บอีกครงั้ กบั คำ่ ตำ่ ง ๆ นำไปใชใ้ นกำร เปรยี บเทียบกบั คำตำ่ ง ๆ ท่วั โลก มำตรฐำนเบอื้ งตน้ นีจ้ ะใชใ้ นหอ้ งปฏบิ ตั ิกำรเทำ่ นนั้ ไมน่ ำไปใชภ้ ำยนอก คำ่ มำตรฐำน ตำ่ ง ๆ ของมำตรฐำนเบอื้ งตน้ นี้ จะใชใ้ นกำรตรวจสอบและปรบั แตง่ มำตรฐำนขนั้ ท่สี องตอ่ ไป 3) มำตรฐำนขัน้ ทส่ี อง ก็คือมำตรฐำนท่ใี ชม้ ำตรฐำนเบอื้ งตน้ เป็นตวั อำ้ งองิ ใช้ วำนของเครอ่ื งมือวดั ในหอ้ งปฏบิ ตั ิ กำรทำงอตุ สำหกรรม มำตรฐำนขนั้ ท่ีสองนี้ ถกู ดแู ลโดยหอ้ งปฏบิ ตั กิ ำรของโรงงำน อตุ สำหกรรมแต่ละแหง่ และมีกำรตรวจสอบ

อีกครงั้ กบั มำตรฐำนอำ้ งองิ ในพนื้ ท่นี นั้ ๆ และตอ้ งรบั ผดิ ชอบในกำรดแู ลรกั ษำและกำร ปรบั แตง่ มำตรฐำนขนั้ ท่สี องในหอ้ งปฏบิ ตั ิ กำรอตุ สำหกรรมของตวั เอง มำตรฐำนขนั้ ท่ีสองนี้ ถือวำ่ มำตรฐำนเบือ้ งตน้ ดงั นนั้ มำตรฐำนท่ใี ชใ้ นอตุ สำหกรรมนี้ จะตอ้ ง ไดร้ บั กำรรบั รองคำ่ กำรวดั จำกมำตรฐำนเบือ้ งตน้ 4) มำตฐำนกำรใชง้ ำน เป็นมำตรฐำนของเครอ่ื งมือต่ำง ๆ ท่ีใชส้ ำหรบั กำรวดั ใน หอ้ งปฏบิ ตั ิในกำร ใชใ้ นกำรตรวจสอบ และปรบั แตง่ ท่วั ไปของเครอ่ื งมือวดั ในหอ้ งปฏิบตั ิกำรสำหรบั ควำมเท่ียงตรงและ คณุ สมบตั ิ หรอื ใหมเ่ ปรยี บเทยี บเครอ่ื งมือวดั ในหอ้ งปฏิบตั ิกำรสำหรบั ควำมเท่ียงตรงและคณุ สมบตั ิ หรอื ใชต้ วั ตำ้ นทำนมำตรฐำน ในแผนกควบคมุ คณุ ภำพเพ่ือตรวจสอบสนิ คำ้ และตรวจสอบสินคำ้ และตรวจสอบเคร่อื งมือวดั วำ่ ยงั อยใู่ นควำมเท่ยี งตรง และ ถกู ตอ้ งหรอื ไม่ หน่วยวดั ปี ค.ศ. 1960 กำรประชมุ The 11th Conference General des Pods et Measures ไดย้ อมรบั ระบบ System International d' Unit’s ใหเ้ ป็นระบบหนว่ ยวดั สำกล ระบบ นีเ้ รยกว่ำระบบ SI ในกำรประชดุ ครงั้ ตอ่ มำไดม้ ีกำรปรบั แตง่ ระบบจนปัจจบุ นั นีม้ ีหน่วยวดั พืน้ ฐำน 7 ประเภท คอื วดั มำลเป็นกิโลกรมั วดั ควำมยำวเป็นเมตร นบั เวลำเป็นวนิ ำที วดั กระแสเป็นแอมแปร์ วดั อณุ หภมู ิเป็น องศำเคลวิน วดั ควำมเข็มแสงสว่ำง เป็นแคนเดลำ และวดั ปรมิ ำณสสำรเป็นโมล จำกหนว่ ยวดั พืน้ ฐำนเหลำ่ นีท้ ำใหไ้ ด้

หน่วยอนพุ นั ธอ์ ่ืน ๆ แตเ่ ดมิ หนว่ ย วดั ยดึ ตำมมำตรฐำนวสั ดุ เช่นหนว่ ยวดั ควำมยำวยดึ ตำมควำมยำวมำตรฐำนของ โลหะท่ีเทียบกบั มำตรฐำนควำมยำวอน่ึ ๆ ทแตเ่ ดมิ หน่วยวดั ยดึ ตำมมำตรฐำนวสั ดุ เชน่ หน่วยวดั ควำมยำวยดึ ตำมควำมยำว มำตรฐำนของโลหะท่ีเท่ียบกบั มำตรฐำนควำมยำวอ่นื ๆ ทงั้ หมด อยำ่ งไรก็ตำม ปัจจบุ นั นีห้ น่วยวดั ยดึ ตำมลกั ษณ ธทำงกำยภำพมำกกวำ่ ยดึ ตำมมำตรฐำนวสั ดุ ยกเวน้ หน่วย วดั มวลเทำ่ นนั้ อย่ำงเชน่ ปัจจบุ นั นีค้ วำมยำวยดึ ตำมระยะกำรเดินทำงของแสงในช่วง เวลำหน่งึ กำรยดึ หน่วยวดั ตำมลกั ษณะทำงกำยภำพทำใหห้ อ้ งปฏบิ ตั ิกำรทกุ แหง่ ท่วั ดลกคิดหนว่ ยวดั ไดโ้ ดยไม่จำเป็นตอ้ ง ปรบั เท่ียบกบั มำตรฐำนอ่ืนใดอกี คำจำกดั ควำมของหน่วยวดั พืน้ ฐำนมีดงั นี้ 1. มวล (mass) กิโลกรมั (kg) ไดร้ บั กำรกำหนดตำมมวลของกระบอกอลั ลอย (แพลทนิ มั 90% - เออรเิ ดยี ม 10 %) ท่มี ีควำมสงู และเสน้ ผำ่ นศนู ยก์ ลำงเทำ่ กนั โดยยดึ ตำมมำตรฐำนนำ้ หนกั และกำรวดั ของ International Bureau of weights and Measures ท่เี มอื งเซฟิ เรส ประเทศฝร่งั เศส หลำยประเทศยึดตำมมำตรฐำนนี้ 2. ควำมยำว (Ingth) เมตร (m) กำหนดเป็นควำมยำวของเสน้ ทำงเดนิ ทำงของ แสงในสญุ ญำกำศระหวำ่ งช่วงเวลำ 1/299 792 458 ตอ่ หนง่ึ วินำที 3. เวลำ (Time) วินำที (s) กำหนดช่วงเวลำเป็น 9 192 631 770 ช่วงของกำกร แกวง่ รงั สที ่ีเปลง่ จำก cesium -133 atom ภำยใตส้ ภำพท่กี ำหนดไวอ้ ยำ่ งเท่ียงตรงของเรโซแนนซ์

4. กระแส (current) แอมแปร์ (A) กำหนดเป็นกระแสคงท่ี ซง่ึ ถำ้ คงสภำพอยใู่ น ตวั นำเสน้ ตรงสองเสน้ ขนำนกนั มีควำมยำวอนนั ต์ และพนื้ ท่หี นำ้ ตดั วงเลก็ มคี วำมยำวหนง่ึ เมตรย่ืนเขำ้ ไปในสญุ ญำกำศ เม่ือกระแสอยุ่ ระหวำ่ งตวั นำเหลำ่ นีจ้ ะสรำ้ งแรงเทำ่ กบั 2 x 10 -7 นิวตนั ตอ่ ควำมยำวหนงึ่ เมตร 5. อณุ หภมู ิ (temperature) เคลวนิ (K) กำหนดเป็นอณุ หภมู ิขณะท่ีนำ้ ธรรมดำ ไอ นำ้ และนำ้ แข็ง อยใู่ นสภำพสมดลุ กนั (equilibrium) (เรยี กวำ่ จดุ สำมสถำนะหรอื triple point ) เท่ำกบั 273.16 K 6. ควำมเข็มของแสงสวำ่ ง (Luminous intensity) แคนเดลำ (cd) กำหนดเป็น ควำมเขม็ แสงสวำ่ งในทิศทำงท่ีกำหนดน จำกแหลง่ ท่ีกำหนดซง่ึ งจะเปลง่ รงั สีควำมถ่ีขำวดำ (monochromatic radiation of frequency) 540 x 10 12 Hz และมคี วำมเข็มของรงั สี 1/683 วตั ตต์ อ่ หนง่ึ หนว่ ยสเตเรเดียน (หน่วยวดั มมุ ตนั ) 7. ปรมิ ำณสำร (amount of substance) โมล (mol) กำหนดเป็นปรมิ ำณสสำรท่ี ประกอบดว้ ยธำตแุ ทพ้ ืน้ ฐำนจำวนมำก เทำ่ กบั ท่ีมีอะตอมในไอโซโทปคำรบ์ อน -12 จำนวน 0.012 kg นอกจำกนีย้ งั มหี น่วยวดั เสริมอกี 2 ประเภทคอื 1. มมุ ระนำบ (;lane angle) เรเดยี น (red) คอื มมุ ระนำบระหวำ่ งเสน้ รศั มี วงกลมสองเสน้ ซง่ึ ตดั เสน้ รอบวงออกเป็นเสน้ โคง้ ท่ีมีควำมยำวเทำ่ กบั รศั มี 2. มมุ ตนั (solid andgle) สเตเรเดียน (sr) คอื มมุ ตนั นของทรงกรวยซง่ึ มีจดุ ยอดอยกู่ ่ึงกลำงทรงกลม และมมุ ตนั ของกรวย จะตดั พืน้ ท่ผี ิวทรงกลมใหเ้ ท่ำกบั ส่เี หลีย่ มจตั รุ สั ของเสน้ รศั มี

หน่วยอนพุ นั ธอ์ ่ืน ๆ ไดม้ ำจำกหนว่ ยวดั พืน้ ฐำน ตำรำงท่ี 1 คอื รำยช่ือหนว่ ย วดั ท่ีใชก้ นั ท่วั ไปและควำมสมั พนั ธร์ ะหวำ่ งวดั พืน้ ฐำน

มำตรฐำนทำงไฟฟ้ำ (Electrical Standard)

หน่วยวดั ไฟฟำ้ พืน้ ฐำนคือแอมแปรท์ ่กี ำหนดในลกั ษณะของแรง (force) ระหวำ่ ง ตวั นำกระแสงสองตวั อำจใชด้ ลุ กระแสเพ่ือพิจำรณำหน่วยวดั นี้ รูปท่ี 5.1 เป็นภำพ ครำ่ วๆ ของหลกั กำรนีซ้ ง่ึ เป็นกำรวดั แรงระหวำ่ งขดลวดนำกระแส ตำมหลกั กำรแลว้ กำรวดั ทำงไฟฟำ้ ทงั้ อำ้ งองิ ถึงเคร่อื งมือนี้ แตท่ วำ่ ในทำงปฏิบตั ิ เคร่อื งมือนีย้ งั ไมค่ ่อยเหมำะสมนกั เพ่ือ ควำมสะดวกในกำรปรบั เทียบจำเป็นตอ้ งใชม้ ำตรฐำนซง่ึ เก็บเอำไวแ้ ละเพียงแค่ \"ดงึ ออกจำกลิน้ ชกั \" มำใชเ้ ม่ือตอ้ งกำรเทำ่ นนั้ เอง ดงั นนั้ ในทำงปฏบิ ตั ิ หอ้ งปฏบิ ตั ิกำรระ ดงั ประเทศทงั้ หมดจะยดึ ตำมมำตรฐำนวสั ดมุ ำตรฐำนประเภทนีม้ กั เป็นเซลล์ มำตรฐำน ตวั ตำ้ นทำนมำตรฐำนและตวั เก็บประจมุ ำตรฐำนตำมธรรมดำแลว้ มกั เรยี ก สิง่ เหลำ่ นีว้ ำ่ เป็นมำตรฐำนปฐมภมู ิ (primary standards) และเป็นมำตรฐำนท่ใี ชใ้ น กำรใหบ้ รกิ ำรปรบั เทียบระดบั ประเทศ มำตรฐำนวสั ดเุ หลำ่ นีไ้ ดร้ บั กำรตรวจตรำเพ่ือให้ ม่นั ใจในเสถียรภำพของคำ่ เม่อื เท่ียบกบั มำตรฐำนอำ้ งองิ (reference standards)เชน่ ดลุ กระแส ระบบขอ้ ตอโจเซฟสนั ตวั เหน่ียวนำรว่ มแคมป์ เบล และตวั เก็บประจทุ ่ี คำนวณคำ่ ได้

เซลลป์ รอท - แคดเมยี มเวสตนั (Weston mercury - cadmium cells) ถกู นำมำใชเ้ ป็นมำตรฐำนปฐมภมู ิระดบั ประเทศของแรงดนั ไฟฟำ้ รูปท่ี 5.2 แสดง รูปแบบพืน้ ฐำนของเชลลป์ ระเภทนี้ คำ่ ระบุ e.m.f. จำกเซลลป์ ระเภทนีเ้ ทำ่ กบั 1.01865 V ท่ี 20° C อำจทำกำรเปรยี บเทยี บระหวำ่ งเซลลเ์ พ่ือใหไ้ ดค้ ำ่ ควำมเท่ียงตรง สงู และแสดงวำ่ มีระดบั เสถียรภำพซง่ึ กนั สงู ตำมลำดบั บำงสว่ นใน 10 7ตอ่ ปี ปัจจบุ นั นี้ นยิ มใชผ้ ลโจเซฟสนั (Josephson effect) กนั อยำ่ งแพรห่ ลำยในกำรตรวจวดั คำ่ แรงดนั สมั บรู ณเ์ ม่ือฉนวนชนั้ บำงระหวำ่ งตวั นำย่ิงยวดสองตวั เปิดรบั คลน่ื ไมโครเวฟ เม่อื นนั้ ควำมสมั พนั ธข์ องเรงดงั - กระแสท่ี

รอยต่อจะแสดงขนั้ ตำ่ ง ๆ ซ่งึ แต่ละขนั้ แรงดนั จะมขี นำด hf/2e เม่อื h เป็นคำ่ คงท่ขี อง พลงั f เป็นควำมถ่ีของไมโครเวฟและ e เป็นประจบุ นอิเลก็ ตรอน (ดรู ูปท่ี 5.3) กำร เปรยี บเทียบแรงดนั รอยตอ่ กบั เซลลม์ ำตรฐำนทำใหเ้ ซลลม์ ำตรฐำนสำมำรถรกั ษำคำ่ สมั บรู ณไ์ ดด้ ว้ ยควำมถกู ตอ้ งประมำณ 3 สว่ นใน 10 8ตวั ตำ้ นทำนมำตรฐำน (standard resistors) ใชเ้ ป็นมำตรฐำนปฐมภมู ริ ะดบั ชำติสำหรบั ควำมตำ้ นทำนกำร เลอื กวสั ดุ ท่ีใชเ้ ป็นเสน้ ลวดและวธิ ีกำรตดิ เสน้ ลวดและวิธีกำรติดเสน้ ลวดจะตอ้ งเลือก อย่ำงพถิ ีพิถนั เป็นพิเศษเพ่ือใหแ้ นใ่ จในเสถียรภำพตวั ตำ้ นทำนจะถกู แช่ในนำ้ มนั ตวั ตำ้ นทำงประเภทนีจ้ ะมเี สถียรภำพของลำดบั 1 สว่ นใน 10 7 ตอ่ ปี คำ่ สมั บรู ณข์ อง ตวั ตำ้ นำนมำตรฐำนจะถกู ตรวจวดั โดยเหน่ียวนำรว่ มแคมป์ เบล(Campbell mutual inductor) ตวั เหน่ียวนำมีควำมเหน่ียวนำรว่ มซง่ึ คำนวณคำ่ จำกกำรวดั ทำงเรขำคณิต กบั ขดลวดเหน่ียวนำ อำจใชบ้ รดิ จเ์ พ่ือพิจำรณำคำ่ ควำมตำ้ นทำนของตวั ตำ้ นทำน มำตรฐำนท่ีเป็นควำมเหน่ียวนำรว่ ม หรอื อำจใชบ้ รดิ จอ์ ีกประเภทหนง่ึ ในกำรพิจำรณำ คำ่ ควำมตำ้ นทำนของตวั ตำ้ นทำนมำตรฐำนในแง่ควำมจขุ องตวั ตำ้ นทำนมำตรฐำนใน

แงค่ วำมจขุ องตวั เก็บประจมุ ำตรฐำนตวั เก็บประจมุ ำตรฐำน (standard capacitors) เป็นมำตรฐำนปฐมภมู ิท่ีสรำ้ งจำกมลั ติเพลตวำงสลบั กนั ซง่ึ แขวนติดอยใู่ นไดอเิ ลก็ ตรกิ แก๊สสว่ นตวั เก็บประจเุ งนิ - ไมกำ้ มกั ใชเ้ ป็นมำตรฐำนทตุ ิยภมู ิ มำตรฐำนปฐมภมู ิถกู ตรวจวดั ดว้ ยตวั เก็บประจทุ ่คี ำนวณค่ำได้ (calculable capacitor) ซง่ึ เป็นตวั เก็บประจุ แบบพิเศษสำหรบั ใชคำนวณคำ่ ควำมจใุ หม้ คี วำมถกู ตอ้ งสมั บรู ณข์ องบำงสว่ นใน 10 7 บทที่ 6 วงจรไฟฟ้ำเบอื้ งต้น ส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้ำ วงจรไฟฟ้ำ เป็นกำรนำเอำสำยไฟฟำ้ หรอื ตวั นำไฟฟำ้ ท่ีเป็นเสน้ ทำงเดินให้ กระแสไฟฟ้ำสำมำรถไหลผำ่ นตอ่ ถงึ กนั ไดน้ นั้ เรำเรยี กว่ำ วงจรไฟฟำ้ กำรเคล่อื นท่ขี อง อเิ ลก็ ตรอนท่อี ยภู่ ำยในวงจรจะเร่มิ จำกแหลง่ จำ่ ยไฟไปยงั อปุ กรณไ์ ฟฟำ้ ดงั กำรแสดง กำรตอ่ วงจรไฟฟ้ำเบอื้ งตน้ โดยกำรตอ่ แบตเตอรต่ี อ่ เขำ้ กบั หลอดไฟ หลอดไฟฟ้ำสวำ่ ง ไดเ้ พรำะวำ่ กระแสไฟฟำ้ สำมำรถไหลไดต้ ลอดทงั้ วงจรไฟฟำ้ และเม่ือหลอดไฟฟำ้ ดบั ก็ เพรำะวำ่ กระแสไฟฟำ้ ไมส่ ำมำรถไหลไดต้ ลอดทงั้ วงจร เน่ืองจำกสวิตชเ์ ปิดวงจรไฟฟ้ำ อยนู่ ่นั เอง

แสดงวงจรไฟฟ้ำเบอื้ งตน้ มสี ว่ นประกอบหลกั 3 สว่ น สว่ นประกอบหลกั แต่ละสว่ นมี หนำ้ ท่ีกำรทำงำนดงั นี้ 1. แหล่งจ่ำยไฟฟ้ำ เป็นแหลง่ จ่ำยแรงดนั และกระแสใหก้ บั อปุ กรณท์ ่ใี ช้ พลงั งำนไฟฟำ้ โดยแหลง่ จ่ำยไฟฟำ้ สำมำรถนำมำไดจ้ ำกหลำยแหลง่ กำเนิด เช่น จำก ปฏิกิรยิ ำเคมี จำกขดลวดตดั สนำมแมเ่ หลก็ และจำกแสงสวำ่ ง เป็นตน้ บอกหน่วยกำร วดั เป็นโวลต์ (Volt) หรอื V 2. โหลดหรอื อุปกรณไ์ ฟฟ้ำ เป็นอปุ กรณต์ ำ่ ง ๆ ท่ใี ชไ้ ฟฟำ้ ในกำรทำงำน โหลดจะทำหนำ้ ท่ีเปลยี่ นพลงั งำนไฟฟำ้ ใหเ้ ป็นพลงั งำนรูปอ่ืน ๆ เช่น เสียง แสง ควำม รอ้ น ควำมเย็น และกำรส่นั สะเทอื น เป็นตน้ โหลดเป็นคำกลำ่ วโดยรวงมถึงอปุ กรณ์ ไฟฟำ้ ทกุ ชนดิ อะไรก็ได้ เชน่ ตเู้ ย็น พดั ลม เครอ่ื งซกั ผำ้ โทรทศั น์ วทิ ยุ และ เครอ่ื งปรบั อำกำศ เป็นตน้ โหลดแต่ละชนดิ จะใชพั ลงั งำนไฟฟำ้ ไมเ่ ทำ่ กนั ซง่ึ แสดงดว้ ย คำ่ แรงดนั กระแส และกำลงั ไฟฟำ้

3. สำยไฟตอ่ วงจร เป็นสำยตวั นำหรอื สำยไฟฟำ้ ใชเ้ ช่ือมตอ่ วงจรใหต้ อ่ ถึง กนั แบบครบรอบ ทำใหแ้ หลง่ จำ่ ยแรงดนั ต่อถึงโหลดเกิดกระแสไหลผำ่ นวงจร จำก แหลง่ จำ่ ยไมโ่ หลดและกลบั มำครบรอบท่ีแหลง่ จำ่ ยอีกครงั้ สำยไฟฟำ้ ท่ีใชต้ อ่ วงจรทำ ดว้ ยทองแดงมีฉนวนหมุ้ โดยรอบเพ่อื ใหเ้ กิดควำมปลอดภยั ในกำรใชง้ ำน แบบวงจรไฟฟ้ำ สว่ นสำคญั ของวงจรไฟฟ้ำคือกำรตอ่ โหลดใชง้ ำน โหลดท่ีนำมำตอ่ ใชง้ ำนใน วงจรไฟฟำ้ สำมำรถตอ่ ไดเ้ ป็น 3 แบบดว้ ยกนั ไดแ้ ก่ วงจรไฟฟำ้ แบบ อนกุ รม (Series Electrical Circuit) วงจรไฟฟำ้ แบบขนำน (Parallel Electrical Circuit) และวงจรไฟฟ้ำแบบผสม (Series - Parallel Electrical Circuit) วงจรไฟฟ้ำแบบอนุกรม วงจรอนกุ รมหมำยถึง กำรนำเอำอปุ กรณท์ ำงไฟฟ้ำมำตอ่ กนั ในลกั ษณะท่ี ปลำยดำ้ นหน่ึงของอปุ กรณต์ วั ท่ี 1 ตอ่ เขำ้ กบั อปุ กรณต์ วั ท่ี 2 จำกนนั้ นำปลำยท่ีเหลอื ของอปุ กรณต์ วั ท่ี 2 ไปตอ่ กบั อปุ กรณต์ วั ท่ี 3 และจะตอ่ ลกั ษณะนีไ้ ปเร่อื ย ๆ ซง่ึ กำรตอ่ แบบนีจ้ ะทำใหก้ ระแสไฟฟำ้ ไหลไปในทศิ ทำงเดยี วกระแสไฟฟำ้ ภำยในวงจรอนกุ รมจะ มคี ำ่ เทำ่ กนั ทกุ ๆจดุ คำ่ ควำมตำ้ นทำนรวมของวงจรอนกุ รมนนั้ คือกำรนำเอำคำ่ ควำม ตำ้ นทำนทงั้ หมดนำมำรวมกนั สว่ นแรงดนั ไฟฟำ้ ในวงจรอนกุ รมนนั้ แรงดนั จะปรำกฎ ครอ่ มตวั ตำ้ นทำนทกุ ตวั ท่ีจะมกี ระแสไฟฟำ้ ไหลผำ่ นซง่ึ แรงดนั ไฟฟ้ำท่ีเกิดขนึ้ จะมีคำ่ ไม่ เท่ำกนั โดยสำมำรถคำนวนหำไดจ้ ำกกฎของโอหม์

วงจรไฟฟ้ำแบบขนำน วงจรท่เี กิดจำกกำรตอ่ อปุ กรณไ์ ฟฟ้ำตงั้ แต่ 2 ตวั ขนึ้ ไปใหข้ นำนกบั แหลง่ จ่ำยไฟมผี ลทำใหค้ ำ่ ของแรงดนั ไฟฟำ้ ท่ีตกครอ่ มอปุ กรณไ์ ฟฟำ้ แตล่ ะตวั มคี ำ่ เทำ่ กนั สว่ นทศิ ทำงกำรไหลของกระแสไฟฟ้ำจะมีตงั้ แต่ 2 ทศิ ทำงขนึ้ ไปตำมลกั ษณะ ของสำขำของวงจรสว่ นคำ่ ควำมตำ้ นทำนรวมภำยในวงจรขนำนจะมีคำ่ เทำ่ กบั ผลรวม ของสว่ นกลบั ของค่ำควำมตำ้ นทำนทกุ ตวั รวมกนั ซง่ึ ค่ำควำมตำ้ นทำนรวมภำยใน วงจรไฟฟำ้ แบบขนำนจะมีคำ่ นอ้ ยกว่ำคำ่ ควำมตำ้ นทำนภำยในสำขำท่ีมคี ำ่ นอ้ ยท่ีสดุ เสมอ และคำ่ แรงดนั ท่ีตกครอ่ มควำมตำ้ นทำนไฟฟำ้ แตล่ ะตวั จะมีคำ่ เทำ่ กบั แรงเคลื่อน ของแหลง่ จำ่ ย

วงจรไฟฟ้ำแบบผสม เป็นกำรตอ่ วงจรไฟฟ้ำโดยกำรตอ่ รวมกนั ระหวำ่ งวงจรไฟฟำ้ แบบอนกุ รมกบั วงจรไฟฟำ้ แบบขนำน ภำยในวงจรโหลดบำงตวั ตอ่ วงจรแบบอนกุ รม และโหลดบำง ตวั ตอ่ วงจรแบบขนำน กำรตอ่ วงจรไมม่ มี ำตรฐำนตำยตวั เปลีย่ นแปลงไปตำม ลกั ษณะกำรตอ่ วงจรตำมตอ้ งกำร กำรวิเครำะหแ์ กป้ ัญหำของวงจรผสม ตอ้ งอำศยั หลกั กำรทำงำนตลอดจนอำศยั คณุ สมบตั ขิ องวงจรไฟฟำ้ ทงั้ แบบอนกุ รมและแบบ ขนำน ลกั ษณะกำรต่อวงจรไฟฟำ้ แบบผสม กำรต่อเซลลไ์ ฟฟ้ำ

เซลลไ์ ฟฟ้ำท่ีถกู สรำ้ งขนึ้ มำในรูปแบตเตอร่ี ถ่ำนไฟฉำย หรอื แหลง่ จ่ำยไฟต่ำง ๆ แต่ ละเซลลไ์ ฟฟำ้ สำมำรถผลิตแรงดนั ออกมำไดต้ ่ำ เซลลไ์ ฟฟำ้ บำงชนิดมีแรงดนั เพียง 1.2V, 1.5V , 6V , 9V , 12V และ 24V เป็นตน้ กำรนำเซลลไ์ ฟฟำ้ ไปใชง้ ำนบำงครงั้ ตอ้ งกำรแรงดนั มำกขนึ้ จงึ จำเป็นตอ้ งตอ่ เซลลไ์ ฟฟำ้ เขำ้ ดว้ ยกนั เพ่อื ใหไ้ ดแ้ รงดนั กระแส และกำลงั ไฟฟ้ำเพ่ิมขนึ้ ตำมตอ้ งกำร รูปและสญั ลกั ษณข์ องเซลลไ์ ฟฟำ้ แสดง ดงั รูป กำรตอ่ เซลลไ์ ฟฟำ้ ตอ่ ได้ 3 วธิ ีดว้ ยกนั ดงั นี้ 1.) กำรตอ่ เซลลแ์ บบอนกุ รม (Series Cells) 2.) กำรตอ่ เซลลแ์ บบขนำน (Parallel Cells) 3.) กำรตอ่ เซลลแ์ บบผสม (Series - Parallel Cells) กำรตอ่ เซลลไ์ ฟฟ้ำแบบอนุกรม ลักษณะคุณสมบัตขิ องวงจรอนุกรม

1. ในวงจรหรอื สว่ นใดสว่ นหน่งึ ของวงจรอนกุ รมจะมกี ระแสไหลผำ่ นในทศิ ทำงเดยี ว เทำ่ นนั้ 2. แรงดนั ตกครอ่ มท่คี วำมตำ้ นทำนแตล่ ะตวั ในวงจรเม่ือนำมำรว่ มกนั จะมคี ำ่ เทำ่ กบั แรงดนั ท่จี ำ่ ยใหก้ บั วงจร 3. คำ่ ควำมตำ้ นทำนย่อยแต่ละตวั ในวงจร เม่ือนำมำรวมกนั ก็จะมีคำ่ เทำ่ กบั คำ่ ควำม ตำ้ นทำนรวมกนั ทงั้ หมดในวงจร 4. กำลงั และพลงั งำนไฟฟำ้ ท่ีเกิดขนึ้ ท่คี วำมตำ้ นทำนยอ่ ยแต่ละตวั ในวงจร เม่อื นำมำ รวมกนั ก็จะมคี ำ่ เทำ่ กำลงั และพลงั งำนไฟฟำ้ ทงั้ หมดในวงจร กำรตอ่ เซลลไ์ ฟฟ้ำแบบขนำน วงจรขนำน สำหรบั คำ่ แรงดนั ไฟฟำ้ ในวงจรขนำนท่ตี กครอ่ มตวั ตำ้ นทำนแตล่ ะตวั นนั้ มีคำ่ เทำ่ กบั คำ่ แรงดนั ไฟฟำ้ ของแหลง่ จำ่ ยไฟ แรงดนั ไฟฟำ้ ท่ีตกครอ่ มควำมตำ้ นทำนแตล่ ะ ตวั ซง่ึ มคี ำ่ เทำ่ กบั VR1 = VR2 = VR3 = VR4 = VS = 9V กระแสไฟฟ้ำในวงจรขนำน