หน่วยที่ 1 หลักการเบื้องต้นเครื่องวัดไฟฟ้า

บทที่ 1หลกั การเบ้ืองตน ของเครื่องมอื วดั ไฟฟา1.1 ความรเู บอ้ื งตนของเครอ่ื งมอื วดั ไฟฟาบทนํา (Introduction)การวัด(Measurement) เปน พื้นฐานสําหรบั วิทยาศาสตรแ ละเทคโนโลยีทุกสาขา การวดัเก่ียวของอยา งใกลช ดิ กบั มนษุ ยใ นชีวติ ประจําวนั ซ่งึ ในความเปน จริงแลว ไดมีการพฒั นารูปแบบและหลักการของการวดั ขึ้นมาจากอดตี พรอ ม ๆ กนั กับววิ ัฒนาการของมนษุ ยชาติมีการคนพบหรอื การศกึ ษาปรากฏการณท างธรรมชาตติ าง ๆ เพ่ือดดั แปลง หรอื พยายามควบคุมธรรมชาติใหเออื้ อํานวยตอชวี ิตความเปน อยขู องมนษุ ย รวมถึงท่ีใชใ นกระบวนการควบคมุ การผลติ ในอตุ สาหกรรม ส่ิงเหลานไ้ี มวาจะมองในดา นคณุ ภาพ ปริมาณ หรอืความสะดวกปลอดภัย จะตอ งอาศยั การวดั ที่ละเอยี ดถูกตองเปน พืน้ ฐาน ไมวากระบวนการทีไ่ ดก ลาวถึงนนั้ จะงายหรอื สลบั ซบั ซอ นเพยี งใด1.1.1 นยิ ามของการวดั การวัดเปน ขน้ั ตอนดาํ เนนิ การพื้นฐาน เพ่ือใหไ ดมาซึง่ ความรแู ละเพอ่ื ควบคุมระบบไดม ีความพยายามคน ควา หาปรัชญารากฐานของการวดั มาตง้ั แตส มัยกรกี โบราณ มกี ารปรบั ปรงุทฤษฎีเกี่ยวกบั การวัดใหสอดลอ งเหมาะสมกับวิทยาการสาขาใหม ๆ ที่เกิดขน้ึ อยางไรก็ตามเพ่อื หานยิ ามของคาํ วา การวดั ทีเ่ หมาะสม ลองพิจารณาถึงธรรมชาติและคณุ สมบตั ิของการวัดดังนี้ เรม่ิ แรก การวดั คือ การกาํ หนดตวั เลขใหก บั คุณสมบตั ิ (Properties) ของวตั ถหุ รือของเหตกุ ารณด งั นน้ั มนั จึงเปนการบรรยายถงึ คุณสมบตั ิขิงวตั ถุหรือของเหตกุ ารณและไมใชต วั วัตถหุ รือเหตุการณ เราอาจวดั ความยาวของวตั ถุ ความตา นทานไฟฟาของวตั ถแุ ละอน่ื ๆ ซงึ่ ขณะนเี้ ราละไวในฐานท่เี ขา ใจวา ทุกคนท่เี กย่ี วขอ งมคี วามเขาใจชดั เจนถึงแนวคดิเกีย่ วกับคณุ สมบตั ินน้ั ๆ แลวกอ นทจ่ี ะลงมือทาํ การวดั ดงั น้ันในขนั้ ตอนแรกจะตอ งมกี ารกาํ หนดความตอ งการ สาํ หรับผลการวดั ตัวอยางเชน เราจะตองการรูเกยี่ วกับความสําคัญของความรอ น กอ นทจี่ ะเริ่มมกี ารออกแบบเทอรโมมเิ ตอร แมวาความตองการการออกแบบที่ตามมา และการประยกุ ตข องระบบการวดั จะคอ นขางตรงไปตรงมาและชัดเจนในงานวทิ ยาศาสตรก ายภาพ เชน ฟสิกส หรือวิศวกรรม แตมันจะไมง า ยหรือไมอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-2ชดั เจนในวทิ ยาการ เชน การศกึ ษาดา นเศรษฐศาสตรแ ละสง่ิ แวดลอ ม ถาหากเราตองการทําการวัดคณุ ภาพชวี ติ หรือความรูสกึ สบายเม่ืออยูในหอ งสตี าง ๆ กัน เปน ตนเนือ่ งจากคณุ สมบัตเิ ปน เรอ่ื งนามธรรม ดงั นนั้ ส่งิ ทเ่ี ราเกยี่ วขอ งก็คอื การปรากฏของคุณสมบตั ิ ตวั เลขทก่ี ําหนดใหนนั้ คอื measure เมอ่ื เรากาํ หนดตวั เลขใหแ กค ุณสมบตั ขิ องวัตถุหนง่ึ และกําหนดอีกตวั เลขหนึง่ (ดวยกระบวนการเดียวกนั ) ใหแ กค ุณสมบตั ยิ า งเดยี วกนั ของอกี วตั ถุหน่งึ เราหมายความวา การปรากฏของคณุ สมบตั ทิ ั้งสองไมแ ตกตางกนั และถา หากตวั เลขทก่ี าํ หนด (โดยการวัด) ใหแ กการปรากฎของคุณสมบัตทิ ี่จาํ เพาะในกลมุ ของวตั ถุกลมุ หนง่ึ สามารถเรียงตามลําดบั ขนาดที่เพม่ิ ข้ึน จะหมายถึงวา จะมีความสัมพนั ธท่ีมาจากการสังเกต (Empirical) ซ่งึ เปนผลใหเราสามารถเรยี งวตั ถตุ ามลาํ ดบั เดียวกันกับเมอ่ื เทียบกบั การปรากฎของคณุ สมบตั ิ สิง่ ทไ่ี ดอ ธิบายขางตน นีแ้ สดงวา การวดั เปนกระบวนการของการเปรยี บเทียบระหวางการปรากฏของคุณสมบัติ กบั อีกการปรากฏหน่งึ ของคณุ สมบัติเดียวกนัตอไป การวัดเปนกระบวนการลกั ษณะ “Objective” ซ่งึ หมายถงึ วา ตวั เลขท่ีกาํ หนดแกคณุ สมบัตโิ ดยการวดั (ภายในขอบเขตของความผิดพลาด) จะตองเปน อิสระตอ ผูสังเกต เปนเร่ืองธรรมดาทก่ี รรมการจะใหค าการตดั สินบนสเกล 0-10 สําหรับคุณสมบตั เิ ชนความเหมาะสมกับตาํ แหนง งาน ตวั เลขท่ีเปนผลมาจากการใหค า ลกั ษณะนไ้ี มถอื วา เปนmeasure นอกเสยี จากวา มีการจัดต้งั หรือกําหนดโดยกระบวนการใหค า (หรอื คะแนน) วาจะใหต วั เลขเดยี วกนั (ภายในขอบเขตของความผดิ พลาดทย่ี อมรับได) โดยใชข้นั ตอนดาํ เนนิ การเดยี วกันนอกจากนัน้ การวัดเปน กระยวนการ “Empirical” ซ่งึ หมายถึง จะตองเปน ผลจากการสงั เกตหรอื การทดลอง ไมใชจ ากทฤษฎหี รอื ความผดิจะเห็นวา รปู แบบของการวดั ในทางปฏบิ ัตกิ ็คือ การเปรยี บเทยี บกับมาตรฐานมาตรฐานจะเปนตัวแทนทางกายภาพของหนว ย (Unit) ของการวดั ทใ่ี ช (ซึง่ ก็คอื ขนาดมาตรฐานของคุณสมบตั )ิ โดยทว่ั ไปในทางวิทยาศาสตรกายภาพ คาตวั เลข (Measure) ทใ่ี หแ กคา ทว่ี ัด จะแสดงอตั ราสว นของขนาดของคุณสมบัตติ อ ขนาดมาตรฐานซ่งึ ถือวา เปน หนง่ึ ดงั น้ันมาตรฐานจะตอ งมีคุณสมบตั เิ ดียวกับคณุ สมบตั ขิ องวัตถทุ ่ีจะวดั นอกจากนัน้ มาตรฐานนจ้ี ะตอ งเปน ทย่ี อมรับ.โดยผูค นในวงการเดียวกนั ถา หากมกี ารตดิ ตอ สือ่ สารกันถงึ ผลของการวดัการวดั ทางไฟฟา หมายถงึ การเปรยี บเทียบปริมาณทางไฟฟาที่ตองการวดั กบั ปรมิ าณไฟฟามาตรฐานท่ีกําหนดไวเ ชน ปริมาณมาตรฐานของกระแสไฟฟา 1 แอมแปร หมายถึงปริมาณกระแสไฟฟาในตวั นาํ ทีม่ คี วามยาวเปนอนนั ต มพี ืน้ ทหี่ นา ตัดเลก็ มากจนไมต อ งนํามาคิดโดยวางขนาน 1 เมตรในสญุ ญากาศแลว ทําใหเ กดิ แรงระหวา งตัวนําท้ังสองขนาด 2×10-7 N ตอความยาว 1 เมตร ถาหากปริมาณกระแสไฟฟา ทวี่ ัดไดมีขนาดเปน 10 เทาของปริมาณการแสอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-3ไฟฟา มาตรฐาน ดงั นัน้ จงึ สรุปไดว าปริมาณกระแสไฟฟา ท่ีวดั ไดมีคาเทา กบั 10 แอมแปรเปนตน เนอื่ งจากเครอ่ื งมอื วัดไฟฟาเปน เครื่องมอื วดั ทีใ่ ชวดั คา ปรมิ าณทางไฟฟา ซึง่ คา ตา ง ๆทเ่ี กย่ี วของกับการวดั ทางไฟฟา ก็คือ หนว ยทางไฟฟา (Electrical unit) มี 6 หนว ยดว ยกนั คือ 1) กระแสไฟฟา (Electric current :1) หนว ย แอมแปร (Ampere: A) 1 แอมแปร คอื คา กระแสคงท่ีในลวดตวั นาํ ทมี่ ีความยาวไมจ ํากดั วางขนานกนั หางกัน 1 เมตร มีพ้ืนทห่ี นา ตดั เลก็ มาก (ไมต อ งนาํ มาคดิ ) ในสญุ ญากาศ จะทําใหเ กดิ แรง ระหวา งตัวนาํ ท้ังสองเทา กบั 2x10-7 นิวตนั ตอความยาว (N/m) 2) ปริมาณของประจุ (Quantity of charge :Q) หนวย คลู อมบ (Coulomb :C) 1 คู ลอมบ คือ ปริมาณไฟฟา ท่ไี หลนาน 1 วินาที โดยใชกระแส 1 แอมแปร 3) แรงเคลื่อนไฟฟา หรอื คาความตางศกั ยดาไฟฟา (Electromotive force or potential different:V) หนวย โวลต( Volt :V) ความตา งศักย 1 โวลต คอื ความตางศกั ย ระหวางจดุ สองจดุ บนสายไฟทีม่ ีกระแสคงท่ี 1 แอมแปร และกาํ ลงั ทใี่ ชระหวา งจุด ท้ังสองเทากับ 1 วตั ต 4) ความตานทาน(Resistance :R) หนว ย โอหม (Ohm:Ω) ความตานทาน 1 โอหม คอื ความตา งศกั ยบ นตวั นาํ ระหวา งจดุ สองทม่ี ีความตางศักย 5) ความเหนีย่ วนาํ (Inductance : L) หนว ย เฮนรี (Henry : H) 1 การเหนีย่ วนําไฟฟา ของวงจรปด ซงึ่ มแี รงเคล่ือนไฟฟา 1 โวลต เกดิ ขนึ้ เม่อื กระแสไฟฟา ในวงจรแปร ผนั สมํา่ เสมอในอัตรา 1 แอมแปรต อ วินาที 6) ความจุ (Capacity : C) หนวย ฟารดั (Farad : F) 1 ฟารดั คอื ความจไุ ฟฟา ของ ตวั เกบ็ ประจุระหวา งเพลตซงึ่ มคี วามตางศกั ย 1 โวลต เมอ่ื วัดความจุไฟฟาเทากับ 1 คูลอมบวตั ถปุ ระสงคข องการวัดและเครอ่ื งวดั ไฟฟา ความกาวหนา ทางวิทยาศาสตรและเทคโนโลยีจะสอดคลองกับความกาวหนา ในศลิ ปะของการวัดในลักษณะที่ขนานกันไป ในความเปน จริงแลว จะสามารถกลาวไดว า วิธีการที่เรว็ทสี่ ดุ ในการเขา ถึงสถานะทางวิทยาศาสตรแ ละเทคโนโลยีของชาติใดใหด ทู ่กี ารวัดทใี่ ช และวธิ กี ารใชขอ มลู ที่สะสมโดยการวดั เหตุผลสําหรบั การนี้คอนขางงา ยเพราะวา ขณะทม่ี คี่ วามเจรญิ กาวหนาทางวทิ าศาสตรแ ละเทคโนโลยี กจ็ ะมีการคน พบปรากฏการณแ ละความสมั พนั ธใหม ๆ ซ่ึงทาํ ใหมคี วามตอ งการวดั ชนดิ ใหมพรอ ม ๆ กนั นนั้อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-4 ความกาวหนา ทางวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี ทําใหเ ราสามารถสรา งการวดั ชนดิ ใหมท่เี พิม่ เขาไปเพอื่ ความเขา ใจซง่ึ ในทางกลบั กนั จะนาํ ไปสูการคนพบใหม ซง่ึ ทําใหม คี วามเปน ไปไดแ ละความตองการการวัดเพ่มิ มากขึน้ ดังนน้ั มนั จึงเปน เหมอื นสจั พจนท ว่ี า วทิ ยาศาสตรและเทคโนโลยีทส่ี ลบั ซบั ซอนจะตองรว มกับการวัดท่สี ลบั ซบั ซอน ขณะทว่ี ิทยาศาสตรใ นระดบั ตน กจ็ ะใชกับเทคนิคการวัดเบ้ืองตนเชนกัน ขณะที่ศลิ ปะของการวดั ไดก า วหนาขนึ้ เทคโนโลยขี องการทําการวัดจะองิ กับวิธีทางไฟฟา และอเิ ลก็ ทรอนิกสมากขน้ึ มีเหตุผลหลายประการในการใชก ารวัดและเครอ่ื งวดั ไฟฟา 1. เมือ่ เราไดแ ปลงสาระใหอ ยใู นรูปไฟฟา มันกพ็ รอมสาํ หรบั การโพรเซสหรอื การ ดําเนินการทางคณิตศาสตรใ นวิถที างที่เหมาะสมกับงานจาํ เพราะท่หี ลากหลาย 2. ปรากฏการณเกอื บทง้ั หมด เชน อุณหภูมิ ระยะทาง แสง สี เสียง ความดัน ฯลฯ สามารถแปลงเปนการชแ้ี สดงดวยไฟฟา สาํ หรับการโพ รเซสและแปรความหมาย 3. การวัดไฟฟา มคี วามไวสงู ทําการวดั ไดอยา งรวดเร็ว 4. สามารถทาํ การวัดระยะไกล (Remote) ได 5. สามารถใชผ ลของการวัดในการควบคมุ1.1.2 มาตรฐานทเี่ กี่ยวกบั การวัด ปจจบุ นั นเ้ี ปน ทีย่ อมรับกนั วาประเทศไทยกําลังอยูในระหวางการเปล่ียนแปลงไปสูการเปนประเทศอุตสาหกรรม การคาขายไมวาจะเปนภายในหรือกับภายนอกประเทศก็ตาม สิ่งท่ีหลีกเลี่ยงไมไดก็คือ สําหรับใชในการวัดตามขอตกลงซื้อขายทุกประเทศในโลกมองเห็นความสําคัญและตระหนักถึงความรับผิดชอบในระบบมาตรฐานการวัดของชาติรวมท้ังเปนหนาท่ี ๆ จะตองจัดใหระบบมาตรฐานการวัดใหไดรับความเชื่อถือกันและกันดวย นับไดวามาตรฐานการวัดเปนพื้นฐานสําคัญที่รองรับการพัฒนาอุตสาหกรรมของชาติทีเดียว ในบทนี้มีเนื้อหาเพ่ือความรูความเขาใจดานการสอบเทียบมาตรฐานเครื่องมือวัด และความสําคัญของมาตรฐานการวัดที่มีตอการพัฒนาอตุ สาหกรรม 1) ประวตั ิความเปนมา ในสมัยกลางศตวรรษท่ี 19 ซ่ึงเปน สมยั ที่การคาในประเทศยุโรปขยายตัวขึ้นอยางรวดเร็วและประกอบกับความเจริญทางดา นวทิ ยาศาสตรและเทคโนโลยไี ดเ รมิ่ ขยายตวั มากข้นึ ประเทศองั กฤษและประเทศในเครือจกั รภพไดพยายามจัดระบบมาตรฐานการวดั ข้ึนในการประชุมหลายครั้งในยุโรปกไ็ ดพยายามวางรากฐานหนวยการวดั “ความยาว” และ “นํ้าหนกั ” ขึน้ ในทส่ี ดุ ในปอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-5พ.ศ. 4512 ประเทศองั กฤษและฝร่งั เศสกไ็ ดตกลงกันจดั ตงั้ ระบบการวัดโดยใชห นวย “เมตรกิ ”ระหวา งชาตขิ ึน้ สาํ เร็จ โดยมปี ระเทศอ่ืน ๆ อีก 24 ประเทศเหน็ ชอบ ตอ มาในราว พ.ศ.2418 ไดมีขอ ตกลงในการใช “เมตร” เปนหนว ยในการวดั ความยาว และ “กิโลกรัม” เปน หนว ยในการวดันํา้ หนกั และเปนตน กาํ เนดิ องคก ารระหวา งประเทศเกย่ี วกบั การวดั หรือทเ่ี รียกกันวา BureauInternational Poidset Measures (BIPM) สาํ หรบั ประเทศไทยเรานน้ั พระบาทสมเดจ็ พระพทุ ธเจาหลวงไดท รงมพี ระราชปรารภเมื่อประมาณ พ.ศ.2440 ทจ่ี ะวางระเบยี บการชงั่ ตวง วดั ใหเปนหลกั ฐานมีการเรมิ่ งานคร้ังแรกท่ีกระทรวงเกษตรพาณชิ ยการ ตอมาสมยั กระทรวงเกษตรตราธกิ ารไดยกรา งพระราชบญั ญตั ิอตั ราถังและทะนาน ร.ศ.119 ข้ึนทูลเกลา ถวายดวยเหตุท่ปี ระเทศไทยมีสินคาขา วเปน สนิ คา สําคญั แตเสนาบดีสภาเหน็ วา เมื่อทาํ แลวควรจะเพิ่มการชงั่ และวดั เขาดวย จึงไดม พี ระราชบญั ญัติวัด ตวงและชั่ง ร.ศ.119 ข้นึ เปน คร้ังแรกและตอมาราว พ.ศ.2542 สาํ นักงานระหวางประเทศวา ดวย มาตราชงั่ตวง วดั (BIPM) ไดม หี นงั สือมาเชิญประเทศไทยเขา เปนสมาชิก พระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกลาเจาอยูห วั ไดทรงต้ังคณะกรรมการขึน้ พจิ ารณาและตอมาก็ไดทรงมีพระบรมราชานมุ ัตใิ หเขา เปนสมาชกิ และนาํ เอาการวัดระบบเมตรกิ เขามาใชใ นประเทศ มีการโอนงานจากกระทรวงเกษตรตราธิการไปจัดทําในกระทรวงพาณิชย เมอ่ื พ.ศ.2463 และตราพระราชบัญญัติมาตราชง่ั ตวง วดัพทุ ธศกั ราช 2466 ขนึ้ เมอ่ื วนั ที่ 17 ธนั วาคม พ.ศ.2466 ซึง่ นาจะนบั ไดวา เปน กฎหมายสําคญั ในเรอื่ งมาตรฐานการวัดเปนครัง้ แรกในประเทศไทย เม่ือ ป พ.ศ.2504 ผเู ช่ียวชาญสหประชาชาติไดท ําการสาํ รวจพบวา ประเทศไทยยังขาดงานดานซอ มและสอบเทียบอุปกรณท างวิทยาศาสตร จึงไดเ สนอรัฐบาลไทยใหจ ดั ต้ังศนู ยซอมและสอบเทยี บอปุ กรณข ึน้ ภายในสถานวิจยั วทิ ยาศาสตรป ระยกุ ตแ หง ประเทศไทยในสมยั น้ัน (ปจ จุบนัสถาบันวิจัยวทิ ยาศาสตรและเทคโนโลยีแหงประเทศไทย จุดประสงคของการจดั ตงั้ ศูนยน ก้ี ค็ ือการจัดใหมีมาตรฐานอางอิง เพอ่ื สาํ หรบั ไวใชส อบเทียบเครื่องมือวัดตาง ๆ ของชาตริ วมทั้งใหบรกิ ารการซอมเครอ่ื งมอื ตาง ๆ เหลา นดี้ ว ยศนู ยซอมและสอบเทยี บในสมยั เรม่ิ แรกไดร ับความชว ยเหลอืจากสหประชาชาติ ตอมาหลงั จากน้ันประมาณ 5 ป สหประชาชาตไิ ดถอนตัวออกไปและเมอ่ื ปพ.ศ.2517 ประเทศญ่ีปนุ ไดเขามาใหค วามชว ยเหลอื ดานการจดั ตง้ั หอ งปฏบิ ตั ิการทางไฟฟาและอิเล็กทรอนกิ สใ หกับสถาบนั วิจยั วิทยาศาสตรป ระยกุ ตแ หง ประเทศไทย จนกระทง่ั ถงึ ปจจบุ ันตลอดระยะเวลานานถงึ 8 ป โดยการชว ยเหลืองทางดา นอุปกรณและเคร่ืองมือ การฝก อบรมพนกั งานรวมทงั้ สง ผูเช่ยี วชาญมาฝกสอนและใหค าํ แนะนําจนถึงปจ จุบนั ความชว ยเหลือกย็ ังคงกระทาํ อยูสถาบันวจิ ยั วทิ ยาศาสตรป ระยุกตแ หงประเทศไทยไดเปลี่ยนช่ือเปน สถาบันวิจยั วิทยาศาสตรและเทคโนโลยีแหง ประเทศไทยเมื่อป พ.ศ.2522 ปจ จุบันมีเครือ่ งมือและมคี วามสามารถใหบริการดานอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-6สอบเทยี บเครื่องมือวดั ทางไฟฟาและแสง ไดโ ดยเทยี บคา ความถูกตอ ง โดยตรงกับ ElectrotechnicalLaboratory (ETL) ซง่ึ เปน สถาบันท่ีรบั ผิดชอบเก่ยี วกบั มาตรฐานการวดั ทางไฟฟา ของประเทศญ่ีปุน2) การดาํ เนนิ การเก่ยี วกับมาตรฐานการวดั ก. การถา ยทอดความถูกตอ ง การดาํ เนนิ การเกย่ี วกับมาตรฐานการวัดนเ้ี ปน การถา ยทอดความถูกตอ งของมาตรฐานอา งองิ เร่มิ ตนจากตน แบบหรือหนว ยมาตรฐานจากองคก ารระหวา งประเทศ (BIPM) หรอื เรียกวาสอบเทยี บความถกู ตองระหวา งมาตรฐานอา งองิ ของ BIPM กบั ของแตล ะประเทศสมาชิก ประเทศสมาชิกจะมีมาตรฐานอา งองิ เรียกวา มาตรฐานอา งอิงของชาติไวสาํ หรบั การสอบเทยี บความถกู ตองกับมาตรฐานที่ใชงานอยภู ายในประเทศของตน ขอแตกตางระหวางมาตรฐานอา งอิงกบั มาตรฐานอางองิ ระหวางชาติที่ BIPM เครอ่ื งมือทใี่ ชสําหรบั เปนมาตรฐานอางอิงของชาตินจ้ี งึ มรี าคาแพงมาก แตละประเทศควรมไี วเ พยี งแหง เดยี วในแตละเรอื่ งสวนมาตรฐานที่ใชงานท่วั ไปนนั้ มีคาความถกู ตองตํา่ กวาอาจมไี ดหลายระดับ คา ความถูกตองของมาตรฐานที่ใชใ นโรงงานไมจ าํ เปนจะตองมคี า ความถกู ตอ งสูงมากนกั แตทีส่ าํ คญั กค็ อื ตอ งมีการสอบเทยี บตามกาํ หนดเวลาเทา นนั้ ทงั้ นีเ้ พอ่ื การประหยัดงบประมาณในการซื้อเคร่ืองมอื ที่มรี าคาแพงเกนิ ความจําเปน ข. การดาํ เนนิ งานในระดบั พืน้ ภมู ภิ าค ดงั ไดก ลา วมาแลว วาการดาํ เนนิ การเก่ยี วกับมาตรฐานการวัดนเี้ ปน การถา ยทอดหรือสอบเทียบคาความถูกตองกับมาตรฐานอางองิ ของ องคการระหวางประเทศหรือของโลก และเนื่องจากความเจริญอยางรวดเรว็ ทางดา นวทิ ยาศาสตรแ ละเทคโนโลยีในดานการวดั นี้ ประเทศทพ่ี ัฒนาแลวกบั ประเทศดอ ยพฒั นาจึงมีความแตกตา งกนั มากในทางวิชาการ กลมุ ประเทศในเครอื จกั รภพกลุม ประเทศอาเซยี น และกลุมประเทศในภาคพืน้แปซฟิ ก จึงไดร วมตวั กันข้นึ ต้งั แต ป พ.ศ.2520 เปนโครงการรวมมือดา นมาตรฐานการวัด เรียกวาAsia Pacific Metrology Program ปจ จุบนั มปี ระเทศทเ่ี ขารวมในโครงการ 17 ประเทศคือออสเตรเลีย บังคลาเทศ จนี ฟจิ ฮอ งกง อินเดยี อินโดนีเซยี เกาหลี มาเลเซยี เนปาล นวิ ซีแลนด ฟลิปน ส ปากีสถาน ปาปวกนิ ี สิงคโปร ศรีลงั กา และไทย โครงการความรวมมอื น้ี มีจุดประสงคเพอื่ ชวยเหลือซึ่งกนั และกนั ระหวางประเทศที่มีความเจริญแลวกับประเทศทย่ี ังไมไ ดพฒั นา โดยเนน หนกั ในเรื่อง - การบริหารขา วสารเกีย่ วกบั ระบบการวดั ของชาติ - การบรกิ ารทางดา นฝก อบรมเจาหนาที่ - การบริการการสอบเทยี บมาตรฐานระหวา งพ้ืนภูมภิ าค การดําเนนิ งานโครงการเอเชียและแปซฟิ ก เมทโทรโลยโี ปรแกรมนี้ ดาํ เนนิ งานโดยมีคณะกรรมการดําเนนิ งาน ปจ จุบันมปี ระเทศเกาหลีเปน ผูป ระสานงาน มกี ารสอบเทยี บมาตรฐานระหวางพนื้ ภมู ิภาคมาแลว หลายเร่อื ง ไดแกอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-7 - แรงดันและกระแสไฟฟากระแสสลบั (AC. Voltage and Current) - เสียง (Acoustics) - ความตา นทานไฟฟากระแสตรง (DC.Resistance) - แรงดันไฟฟา กระแสตรงกบั ชนิดแบตเตอร่ี (DC.Voltage , Standard Cell) - แรงดันไฟฟา กระแสตรงชนดิ อเิ ล็กทรอนกิ ส (DC.Voltage,Electronic Reference) - ความยาว (Length) - นา้ํ หนัก (Mass) - แสง (Photometry) - อณุ หภูมิ (Temperature) - เวลาและความถี่ (Time and Frequency) ในการปฏบิ ตั ิแตละเรอ่ื งนั้น ประเทศท่เี ปนแกนกลาง (Coordinatingation) จะสรางหรอืไดรับตัวมาตรฐานทเ่ี รียกวา travelling Standards แลวสงไปตามประเทศตาง ๆ ท่ีรว มในโครงการการเพ่อื สอบเทยี บกับมาตรฐานอา งอิงของชาตอิ ยใู นระดับเดยี วกนั ทง้ั น้ีโดยไดร ับความชวยเหลอือยางใกลช ดิ จาก National Measurement Laboratory (NML) แหง Commonwealth ScientificIndustrial Research Organization (CSIRO) ประเทศออสเตรเลยี National Physics Laboratory(NPL) ประเทศอังกฤษ, BIPM และ UNESCO ค. ศาสตรของการวัด มาตรวิทยา (Metrology) หรอื วทิ ยาศาสตรของการวดั -ปริมาณ ในปจจบุ ันมีความสาํ คัญเพิม่ ข้ึนกวา ในอดตี มาก ท้ังน้ีเน่ืองจากความเจรญิ ทางดานวิทยาศาสตรเทคโนโลยี การตดิ ตอ คา ขายมมี ากข้นึ ในปจ จบุ ันเรากลาวไดว า มาตรวทิ ยาจะเกยี่ วของกบัชวี ิตประจาํ วนั ตัง้ แตเ ชาจนถงึ เวลาเขานอน นับตง้ั แตป รมิ าณยาสีฟนในหลอด ปรมิ าณนมในกลองปริมาณแกสในถงั แกส ในครัว ปริมาณนํ้ามันรถยนตท เี่ ติมในปม มาตรประปา มาตรไฟฟา ที่เดนิ อยูตลอดเวลาหรอื ความดนั ในยางรถยนต ซงึ่ ปรมิ าณของสินคา เหลานส้ี วนใหญไดร บั การควบคมุ ดูแลใหถ กู ตอ งโดย พระราชบัญญัติ ชงั่ ตวง วดั ของกระทรวงพาณชิ ยห รอื ตามทเี่ รยี กกนั วา มาตรวทิ ยาเชิงพาณชิ ย (legal metrology) ไมเ ฉพาะแตปริมาณหรอื นาํ้ หนกั สนิ คา เชนตัวอยา งขางตน น้ีทเี่ กีย่ วของกบั มาตรวิทยาคุณภาพสินคา เชน คณุ ภาพหลอดไฟฟา คุณภาพของพดั ลม บัลลาสต วิทยุ โทรทศั น ถังแกส และวาลว เหล็กเสน กอสรางตลอดถงึ รถยนตทเ่ี ราใชเปน ตน จะตอ งมีการควบคมุ คณุ ภาพใหถ กู ตอง ซงึ่จะตองใชความรทู างมาตรวิทยาเขาควบคมุ ประกันวา ขบวนการผลติ และควบคมุ คณุ ภาพ สนิ คาเหลาน้นั จะไดส นิ คาที่ใชไดป ระโยชนแ ละปลอดภยั อยางแทจ ริงระบบมาตรวทิ ยาทางวทิ ยาศาสตรอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-8 ในดานการพฒั นาวิทยาศาสตรแ ละเทคโนโลยีทกุ สาขานี้ ความรูเ รอื่ งการวัดปรมิ าณหรอืมาตรวิทยาจะเปนความสาํ คญั อันดับแรก กลาวไดวา ความเจริญกาวหนา ทางวิทยาศาสตรปจจุบันอาศยั ความรูความสามารถในการวดั ปริมาณไดถูกตองละเอียดขน้ึ มากความรูความเขา ใจธรรมชาติอยางถูกตอ งจะเพ่มิ ขน้ึ หรือกฎเกณฑทางวิทยาศาสตรท ม่ี นุษยคน พบมีรากฐานมาจากการทดลองพิสูจน ซึ่งใชความรใู นการวดั ปริมาณเปน หลกั เปน สว นใหญ เนอื่ งจากมาตรวทิ ยามีความสาํ คัญและจาํ เปน ในกจิ กรรมท่เี ก่ียวกบั ความเปน อยูข องประชาชนความเจริญกา วหนา ของเศรษฐกจิ การคาและวทิ ยาศาสตรเทคโนโลยีมาตรวิทยาจงึ เปนระบบงานในระดับประเทศและระหวา งประเทศแทนทจี่ ะเปน เพยี งวชิ าการหรอื ศาสตรส าขาหน่งึเชน ศาสตรส าขาอืน่ ๆ และทุกประเทศจาํ เปน ตองพฒั นาระบบมาตรวทิ ยาขน้ึ ความเขา ใจถงึความสําคัญของระบบมาตรวทิ ยาและแนวทางการพฒั นาจงึ สาํ คัญยง่ิ ระบบมาตรวิทยาจะดาํ เนนิ ไปไดอยา งไรไดผ ลจะตอ งอาศัยปจจยั สําคัญท่ขี าดเสียไมไ ด คอื - การใชข อตกลงเรอื่ งใชห นว ยของการวดั – ปรมิ าณใหต รงกัน และเปนหนว ยระหวาง ประเทศ - การใชและเกบ็ รกั ษาเคร่อื งมือมาตรฐานของหนว ย ใหถกู ตอ งตามมาตรฐานระหวาง ประเทศ หรอื จดั ใหมีมาตรฐานแหงชาตดิ า นมาตรวทิ ยา - การดาํ เนินการใหกจิ กรรมตาง ๆ ใชหนว ยการวัดและการวัดปรมิ าณถกู ตอ งตรงตาม มาตรฐานแหง ชาติ - การออกกฎหมายควบคุม ใหผ ซู ้อื และผูข ายสินคา ตกลงกนั ไดใ นเร่ืองการใชหนว ยและ ดําเนนิ การใหเ กิดความถูกตอ งในการวัดปรมิ าณ เพื่อใหเกิดความเปน ธรรมในการคา ขาย (พ.ร.บ. ชง่ั ตวง วดั ) ระบบมาตรวทิ ยาของประเทศจะเปนตวั เช่ือมโยง ระหวา งมาตรฐานกาํ หนด และคุณภาพสนิ คาหรือตวั สินคาผูผลติ ในประเทศและผซู ือ้ ในตางประเทศ ผูซอ้ื และผขู ายสินคาในประเทศ หากไมม รี ะบบมาตรวทิ ยาทใ่ี หก ารสอบเทียบปรับต้ังเครอ่ื งมือใหถ กู ตองตามมาตรฐานสากลแลวกจ็ ะไมสามารถมั่นใจไดว า ผลิตภณั ฑไดผลิตถกู ตอ งตามมาตรฐานกาํ หนดหรอื ไม รายงานผลการวิเคราะหทดสอบถูกตอ งหรือไม ผูซ้อื หรือผูใชส ินคาจะไดรับความเปน ธรรมหรือไม ปญหาสาํ คญั ของระบบมาตรวิทยาของประเทศไทย ปจ จบุ นั มที ้ังแนวดิง่ เพราะแนวระดับในทางแนวดิ่ง คอื การยกระดับหองปฏิบัตกิ ารของประเทศใหเ ปนทย่ี อมรบั ระหวา งประเทศหรอื ไดมาตรฐานระหวา งประเทศ ในทางแนวกวา งจงึ จําเปน ตอ งมีการรวมมอื ระหวา งรฐั และเอกชนใหการบริการสอบเทยี บปรบั ตง้ั รักษาเครือ่ งมือ วเิ คราะหว ิจยั การผลติ ตามระยะเวลา ใหเปน ไปตามมาตรฐานแหงชาติอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-9 แนวทางการพฒั นาระบบมาตรวิทยาของประเทศ จึงตองพฒั นาทง้ั แนวด่ิงและแนวกวา งแนวดง่ิ คือการรกั ษามาตรฐานแหง ชาตใิ หเ ปนไปตามมาตรฐานสากล อาจแบง ออกไดเปน 2 ขน้ั ตอนคอื ขัน้ ตอนแรก จัดหาบคุ ลากร หอ งปฏิบตั กิ ารมาตรวิทยารักษามาตรฐานแหงชาตใิ หเปนไปตามมาตรฐานระหวา งประเทศ ขัน้ ตอนท่สี อง ศึกษาวิจยั พัฒนาการวดั ปรมิ าณในสว นที่เกีย่ วขอ งกบั มาตรวิทยาเพื่อประโยชนด า นวิชาการดา นวทิ ยาศาสตรใ ชหลกั การทว่ี าประเทศทีม่ คี วามรเู ทคโนโลยกี ารวดัปริมาณในระดับสูงยอ มสามารถเปน ผูน าํ ทางวทิ ยาศาสตรเ ทคโนโลยีได อยา งไรกม็ ีขั้นตอนแรกเปน ขัน้ ตอนที่สาํ คัญสําหรบั ประเทศไทยในปจ จบุ ัน ในทางแนวกวาง คือการทําใหก ารวัดทดสอบในกิจกรรมทกุ สาขาเปนไปตามมาตรฐานแหง ชาติ (Traceable tothe national standards) ขั้นตอนนีต้ องอาศยั เวลาความรวมมือระหวางรัฐและเอกชนและตองอาศัย - มาตรฐานแหง ชาติท่ีเปน ทย่ี อมรับ เชื่อถือทั้งภายในประเทศและระหวา งประเทศ - มีการลงทุนดานบรกิ าร สอบเทยี บ ปรบั ตัง้ ทั้งในภาครฐั และเอกชน อยางกวางขวางเพยี งพอเพอ่ื ทาํ ใหก ารกระจายความถูกตองของมาตรฐานแหง ชาติไปยังกจิ กรรมตา ง ๆไดผ ล อยา งแทจ รงิ ง. การกระจายความเปนมาตรฐานไปสผู ูใชง าน ความจาํ เปนทจี่ ะตอ งมีมาตรฐานของการวัดเพ่ือใหก ารวดั ไมว า จะทําการวดั ทหี่ อ งปฏิบัติการใดก็ตาม ใหผ ลถกู ตอ งตรงกัน มาตรฐานของการวดั แบง ไดเ ปน 4 ระดบั ดว ยกนั คือ - มาตรฐานระหวางประเทศ (International Standards) - มาตรฐานแหงชาติ (National Standards) - มาตรฐานข้ันรอง (Secondary Standards) - มาตรฐานขั้นใชงาน (Working Standards) มาตรฐานระหวา งประเทศ (International Standards) กําหนดโดย International Bureauof Weights and Measures (BIPM) ซึ่งถือไดวา เปน มาตรฐานท่คี วามถกู ตอ งสูงสุด สว นมาตรฐานระดับอืน่ ๆ จะมีความถกู ตองรองลงมาตามลาํ ดบั โดยมาตรฐานเหลานนั้ จะตองสอบกลบั ได(traceability) ถึงมาตรฐานระหวา งประเทศ ดงั น้นั การวดั โดยใชเ ครอื่ งมอื อุปกรณท ีไ่ ดร ับการสอบเทียบและสอบยอนกลบั ไดถงึ มาตรฐานระหวางประเทศ ไมวาจะวดั ณ ทใี่ ดจะใหผลทถ่ี กู ตอ งตรงกนั หมด BIPM เปน หนว ยงานสากลท่ที าํ หนา ทเี่ ก็บรกั ษามาตรฐานระหวา งประเทศ เพื่อการวดั ปริมาณและเปน หนว ยงานที่กาํ หนดคาํ นิยามของระบบหนว ยระหวา งประเทศ (The InternationalSystem of Units หรอื SI) ไดก าํ หนดคํานยิ ามของหนวยรากฐาน (base units) ดงั น้ีอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-10 เมตร คอื ระยะทางท่ีแสงเคลือ่ นทสี่ ญุ ญากาศในระยะเวลา 1/299,792 วินาที กโิ ลกรัม คือ หนว ยของมวล ซึง่ เทากบั มวลแบบประถมระหวา งประเทศของกโิ ลกรมั วินาที คอื ระยะเวลาเทา กับ 9,192,631,770 คาบกบั การแผร งั สที สี่ มนัยกับการเปลย่ี นระดบั ไอเปอรไ ฟนส องระดับของอะตอมซีเซย่ี ม-133 ในสถานะพ้ืนฐาน แอมแปร คอื ปรมิ าณกระแสไฟฟา ซึง่ ถารักษาใหคงท่อี ยใู นตัวนาํ 2 เสน ทม่ี ีความยาวอนนั ตม พี น้ื ทีภ่ าคตดั ขวางกลมเล็กมาก จนไมจ ําเปน ตอ งคาํ นงึ และวางอยคู ูขนานหางกนั 1 เมตรในสญุ ญากาศแลว จะทําใหเกิดแรงระหวางตัวนําทง้ั สองเทา กบั 2 x 10-7 นิวตันตอความยาว 1 เมตร เคลวนิ คอื หนว ยของอุณหภมู ทิ างเทอรโ มไดนามกิ ส ซึง่ เทากบั 1/273.15 ของอุณหภูมทิ างเทอรโมไดนามิกของจดุ สามสภาวะของนา้ํ (Tri-state of water) โมล คอื ปริมาณสารของระบบท่ปี ระกอบดว ยองคป ระกอบของมลู ฐาน ซ่งึ มีจํานวนเทา กับจํานวนอะตอมใน 0.012 กิโลกรมั ของคารบอนด– 12 เม่ือใชโ มลตองระบุองคป ระกอบมลู ฐาน ซงึ่ อาจจะเปน อะตอม โมเลกุล ไอออน อิเล็กตรอน อนุภาคอื่น ๆ หรือกลุมของอนุภาคตามทกี่ ําหนด แคนเดลา คอื ความเขม แหง การสอ งสวางในทิศทางที่กาํ หนดใหของแหลง กําเนดิซึ่งแผรงั สีเอกรงคดวยความถี่ 540 x 1012 เฮริ ตซ และมีความเขมการแผร งั สีในทิศทางนัน้ เทากบั1/683 วตั ต ตอ สเตอเรเดียน สาํ หรบั คํานยิ ามของหนวยอนพุ นั ธ (derived units) และหนวยเสริม (supplementary units)ดูไดจากเอกสารมาตรฐานผลิตภัณฑอ ตุ สาหกรรม (มอก.235 ปริมาณและหนว ยตาง ๆ ทางกายภาพ) มาตรฐานแหงชาติ (National Standards) คอื มาตรฐานของการวดั ที่มคี าความละเอยี ดถูกตอ งสูงสดุ ของประเทศ ซึ่งจะตอ งมหี นว ยงานทรี่ บั ผิดชอบในการจัดหาดแู ลรักษาและใหบรกิ ารถายทอดความถกู ตองไปใหม าตรฐานข้นั รองและข้ันใชงานตอ ไป เนือ่ งจากเคร่ืองมอื มาตรฐานแหง ชาตจิ ะตองเปนเครอ่ื งมือทีม่ คี วามละเอยี ดถกู ตอ งสูงสุดของประเทศ การที่จะลงทนุ ซ้ือเครอื่ งมือวดั มาตรฐานใหมท ง้ั หมดเปนการลงทนุ ทสี่ ูงมาก จงึ จําเปนทจ่ี ะตองสรา งระบบเครอื ขายเครอื่ งมอื วดั มาตรฐาน ใหเปน ระบบเคร่อื งมือวัดมาตรฐานของชาตทิ ี่จะตอ งรวมมอื ประสานงานและรวมกนั รบั ผิดชอบ ตลอดจนจะตอ งมกี ารประสานงานกนั อยางใกลช ดิ กับตา งประเทศซึ่งระบบดงั กลา วนกี้ รมวิทยาศาสตรจะเปน หนว ยประสานงาน เพ่ือใหการดําเนินการเปน ไปอยางประหยัด และมีประสิทธภิ าพสูง สําหรบั บัญชเี ครอ่ื งมือวัดมาตรฐานแหง ชาติ ไดม กี ารจัดทําขน้ึ โดยคณะอนกุ รรมการแหง ชาตวิ าดว ยมาตรวิทยา ตามทไี่ ดรับมอบหมายจากคณะกรรมการแหง ชาติวา ดวยมาตรวิทยาและการรับรองมาตรฐานหองปฏิบตั กิ าร และคณะกรรมการแหง ชาตฯิ ไดพจิ ารณาเสร็จเรยี บรอ ยแลวอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลา นนา 1-11โดยท่ีคณะกรรมการแหงชาติ ชุดนไี้ ดร บั การแตงตัง้ ตามมติคณะรฐั มนตรี เพ่ือทําหนาที่ตามโครงการพฒั นาระบบมาตรวิทยามาตรฐานข้นั รองและข้ันใชงาน (Working Standards) เปน มาตรฐานของการวดั ทีม่ ีคา ความละเอยี ดถูกตอ ง รองลงมาจากมาตรฐานแหง ชาตติ ามลําดบั โดยทหี่ อ งปฏบิ ตั กิ ารท่ีทําหนา ท่ีใหบรกิ ารในการสอนเทียบปรับต้ังเครอ่ื งมอื วัดจะเกบ็ รกั ษามาตรฐานขน้ั รอง สว นหอ งปฏบิ ตั กิ ารที่ทําหนา ทใ่ี นการใหบริการวดั วเิ คราะหทดสอบมักจะเกบ็ รักษามาตรฐานขนั้ ใชง าน เพื่อใชใ นการสอบเทยี บ ตรวจสอบเคร่อื งมือวัดท่ใี ชง านอยู ซึง่ ความละเอยี ดถกู ตอ งของมาตรฐานขน้ั ใชงานนจ้ี ะไมส ูงเทามาตรฐานข้ันรองการกระจายความเปน มาตรฐาน หมายถงึ การถายทอดคาความถกู ตองจากมาตรฐานระดบัสูงสดุ คือ มาตรฐานระหวา งประเทศลงไปตามลาํ ดับจนถึงมาตรฐานขั้นใชงานเพอ่ื ใหม าตรฐานในระดับตา ง ๆ ทีใ่ ชก นั อยใู นหอ งปฏบิ ตั กิ ารมคี วามถูกตอ งและสอดคลองกับมาตรฐานระหวางประเทศอยตู ลอดเวลา มาตรฐานเหลานี้จะตอ งไดรับการสอบเทียบตามกําหนดเวลาที่เหมาะสม จากน้ันจึงจะนาํ มาตรฐานในระดบั ทต่ี องการไปทาํ การสอบเทียบ/ตรวจสอบเครื่องมือวัดอีกทอดหนึ่ง เครอื่ งมอื วดั ที่ผา นการสอบเทียบ/ตรวจสอบอยสู มา่ํ เสมอ จึงเปนเคร่อื งมือท่ีเช่อื ถอื ไดว า ผลของการวัดมคี วามถกู ตอง และเปน ทย่ี อมรบั ทงั้ ในประเทศและตา งประเทศ ดงั นั้นการกระจายความเปนมาตรฐานจงึ เปนการสงเสริมหองปฏิบัติการในการพัฒนาขีดความสามารถของการวดั วเิ คราะห ทดสอบ รวมทั้งการวจิ ยั และพัฒนาจ. การสอบเทียบมาตรฐานเคร่อื งมือวดั ลกั ษณะท่วั ไปของการสอบเทยี บมาตรฐานเครื่องมอื วัดเครือ่ งมอื วดั ไมว า จะเปนโวลตม เิ ตอร แอมมิเตอร หรือเครอื่ งมือวัดทางไฟฟา อืน่ ๆจะตอ งมกี ารสอบเทยี บมาตรฐานเปนระยะ เพ่อื ตรวจสอบวา เครอ่ื งมือวัดนน้ั ๆ ยังมคี าของความเที่ยงตรงของการวดั อยใู นกาํ หนดหรือไม แนวทางเบ้อื งตนทสี่ ดุ ไดแ กว ธิ กี ารเปรียบเทยี บการวดัโดยนํามเิ ตอรท ่ตี อ งการสอบเทียบไปวดั เปรยี บเทียบกบั เครื่องมอื วดั ท่ีมีความเท่ยี งตรงและแมน ยาํกวา เมือ่ นําเคร่อื งมือวัดท้งั คมู าวดั ปรมิ าณทางไฟฟาอนั เดยี วกนั Bench-type เคร่อื งมอื วัด ชนิดดจิ ติ อลโดยทวั่ ไปมักจะมคี า ความเทีย่ งตรงเพยี งพอท่จี ะใชใ นการสอบเทียบมาตรฐาน เครอื่ งมือวดัอ่ืน ไมว า จะเปนดจิ ติ อลดว ยกันหรือเครอื่ งมอื วดั แบบแอนะลอก เครือ่ งมือวัดชนดิ โพเทนซิโอมเิ ตอร กส็ ามารถนาํ มาใชในการสอบเทยี บไดเชน กนั ซง่ึ สามารถใชในการสอบเทียบตัวตา นทานและเปน ตวั แบง แรงดนั สาํ หรบั สอบเทยี บแอมมิเตอร กับโวลตมเิ ตอรไ ด1.1.3 คา ความผิดพลาดของเคร่อื งวัด (Errors Measurement) ความคลาดเคลื่อน หมายถงึ ปริมาณหรอื ตวั เลขทแ่ี สดงความแตกตา งระหวา งคาท่ีแทจริงของสง่ิ ทีเ่ ราวัด (Expected Value) และคาทอ่ี า นไดจากเครอ่ื งวดั (Measured Value)อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-12 ความคลาดเคล่ือนอาจจําแนกได 3 ประเภท คือ 1.1 ความคลาดเคลือ่ นโดยผูวดั (Gross Errors) 1.2 ความคลาดเคลอื่ นเชิงระบบ (Systematic Errors) 1.3 ความคลาดเคล่อื นแบบแรนดอม (Random Errors) 1) ความคลาดเคลอื่ นจากผวู ัด (Gross Errors) เปน ความคลาดเคลื่อนท่เี กิดขณะใชเ คร่อื งวัด เชน การอา นคาจากเครือ่ งวัดผิดพลาด การบนั ทกึ ขอมลู ในการทดสอบผิดพลาด หรอื การใชเ คร่ืองวดั ผิดวิธี 2) ความคลาดเคลอ่ื นเชิงระบบ (Systematic Errors) เปน ความคลาดเคลื่อนท่ีเกิดจากองคประกอบตาง ๆ ในการะบวนการใชเ คร่อื งวัด ประกอบดว ย - ความคลาดเคล่ือนในเครื่องวัด (Instrument Errors) ความคลาดเคลอื่ นเกดิ จากการเสียดสีภายในของเดอื ยกบั แบรงิ่ หรอื การคายตวั หรอื การตงึ ตวั สปรงิ กนหอยสามารถลดไดโดยการบาํ รงุ รกั ษา การควบคุมเครื่องวัดอยา งถกู วธิ ี - ความคลาดเคล่ือนจากสภาพแวดลอ ม (Environmental Errors) ความคลาดเคล่ือนน้ีเกย่ี วกับสภาพแวดลอ มขณะใชเครือ่ งวดั เชน บรเิ วณที่มอี ณุ หภูมิสงู หรอื บรเิ วณท่ีมคี วามช้นื ไมเหมาะสม ซง่ึ อาจทําใหก ารทํางานของเครือ่ งวดั เกดิ ความคลาดเคลื่อนได - ความคลาดเคลอ่ื นในการสงั เกตเพอื่ อา นคา จากสเกล (Observational Errors) ความคลาดเคลอ่ื นน้ีเกดิ จากการสงั เกตของผอู า นคา มองไมต ั้งฉากกบั เข็มและสเกล การแกไขทาํ ไดโดยการใชกระจกหรอื แถบสะทอ นแสงตดิ อยูใ นระนาบเดยี วกบั สเกล สําหรบั การอานคาท่ถี กู ตอง ตองมองเหน็ เข็มกบั ภาพของเข็มทบั ซอ นกันสนทิ 3) ความคลาดเคล่อื นแบบแรนดอม (Random Errors) ความคลาดเคล่อื นน้เี ปนความคลาดเคลื่อนทม่ี ีคา ตา่ํ มาก เมื่อเทยี บกับความคลาดเคลอ่ื นโดยผูวัด และความคลาดเคลื่อนเชิงระบบ จะมคี วามสําคัญเฉพาะกรณที ี่ตองการความถูกตองในการวดั สงู เทา นนั้ สําหรบั การคํานวณหาตอ งใชว ธิ กี ารทางสถติ ิ วิธีการคาความคลาดเคล่อื นในการวดั กําหนดให e = ความคลาดเคล่ือนของการวดั Yn = คา ทแี่ ทจ รงิ ของส่งิ ท่วี ดั Xn = คา ท่ีอานไดจากเครือ่ งวดัe = Xn - Yn ………. (1-1)อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-13นอกจากนี้คาเปอรเซ็นตความคลาดเคลื่อนหาไดจากPercent errors = e × 100 (%) ………. (1-2) Ynแทนคา สมการที่ 1-1 ในสมการท่ี 1-2 จะไดPercent errors = Xn − Yn ×100 (%) ………. (1-3) Yn ความถูกตองและความเท่ยี งตรง (Accuracy and precision) ความถกู ตอง (Accuracy) และความเทย่ี งตรง (precision) สองคําน้ีมีความหมายใกลเ คียงกันมากลองพจิ ารณาดคู วามหมาย ความถกู ตอ ง (Accuracy) หมายถงึ คา ที่อานไดจากเครื่องวดั เขา ใกลเคียงกับคา ทเ่ี ปน จริงมากเพยี งใดสามารถคํานวณไดจ ากสตู ร A= 1 - Xn - Yn ………. (1-4) Yn a = 100% - Percent errors = A x 100 % ……….. (1-5) เม่อื คา ทอ่ี า นไดจากการวัดแตละ A = ความถกู ตอง (Accuracy) a = เปอรเ ซ็นตค วามถกู ตอ ง (%) ความเทย่ี งตรง (Precision) หมายถึงครง้ั เขา ใกลเ คียงกันมากเพยี งใดเมอื่ ทําการวดั สิ่งเดยี วกนั หลายๆคร้งั เราสามารถหาคา ความเที่ยงตรงในการวดั ไดจ ากสมการ Precision = 1- Yn − Xn ………. (1-6) Xnเมอื่อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-14 Xn = คาทีอ่ านไดแตล ะครง้ั จากการวดั Xn = คา เฉล่ียของการวดัดังน้นั จะไดสมการท่ี 1-7Xn = ∑X = X1 + X2 + X3 + X4 + ... + Xn ………. (1-7) n nเม่ือ ∑ X = ผลรวมของคา ท่ีอานไดแตละครง้ั จากการวดั n = จาํ นวนคร้ังทีท่ ําการอา นคา จากความหมายของ ความถูกตอ ง และความเท่ยี งตรง จะเห็นไดว าในการวัดมีความสัมพันธกนั มาก กลา วคอื ถา เคร่ืองวดั ใดมคี วามถูกตอ งสงู ก็ยอ มมคี วามเทย่ี งตรงสูงตามไปดว ย แตถา เครอื่ งวดั ใดมคี วามเทยี่ งตรงสงู บางที ความถกู ตอ งอาจจะตาํ่ กไ็ ดเ พราะคาความถูกตอ งของเคร่อื งวดั นัน้ ตอ งไดท ดสอบ เปรียบเทยี บกบั เครื่องมาตรฐานกอน สวนคา ความเท่ยี งตรงจะขึ้นอยกู บั คณุ สมบตั ิเฉพาะของเครอ่ื งวัดนั้น อกี สิ่งหนึ่งท่ีทาํ ใหเคร่ืองวดั มคี วามถกู ตอ งและความเทย่ี งตรงเปล่ยี นแปลงไดค อื ผใู ชท่ีขาดทกั ษะและความระมัดระวงั ในขณะใชเ คร่ืองวัด ตัวอยาง 1.1 วงจรไฟฟา มีแรงดนั ตกครอ มความตา นทาน 30 V เมอ่ื นําโวลตมิเตอรไ ปวดั ปรากฏวา แรงเคลือ่ นไฟฟา ทอี่ า นคาได 29 V จงคํานวณหาคาตอ ไปนี้ 1). ความผิดพลาดสัมบูรณ 2). เปอรเซน็ ตค วามผดิ พลาด 3). ความถูกตอ ง 4). เปอรเซ็นตค วามถกู ตองวิธที ํา 1). ความผดิ พลาดสัมบรู ณ จากสมการที่ 1-1 e = Xn - Yn เม่ือ Yn = 30 V Xn = 29 V ∴ e = 29 V - 30 Vอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลา นนา 1-15 = -1 V ตอบ ตอบ2). เปอรเซ็นตค วามผิดพลาด ตอบจาก Percent errors = Xn - Yn ×100% Yn 29V −30V Percent errors = 30V ×100% = 3.33 %3). ความถูกตอ งจาก A = 1− Xn - Yn Yn 29V − 30V = 1− 30V = 0.9674). เปอรเซน็ ตค วามถูกตอง ตอบจากสมการ a = A x 100 = 0.967 × 100% = 96.7 %ตัวอยา งท่ี 1.2 จากตารางที่ 1.1 ผลการบนั ทึกคา ของการวดั แรงดันไฟฟา ในหอ งทดลองจาํ นวน 10 ครงั้ จงคาํ นวณหาคาความเทยี่ งตรงของการวดั ในคร้งั ท่ี 5ตารางท่ี 1.1 ผลการบนั ทกึ คาของการวดั แรงดนั ไฟฟา ในหอ งทดลอง จาํ นวนการวดั ครง้ั ที่ คาผลการวดั ท่ีได Xn (V) 1 98 2 102 3 101 4 97 5 100 6 103 7 98อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-16 8 106 9 107 10 99วิธที ํา จากสมการXn = ∑x = n 98 + 102 + 101 + 97 + 100 + 103 + 98 + 106 + 107 + 99 10Xn = 101.1จากสมการ Precision = 1- Yn − Xn Xn = 1− 100 − 101.1 101.1Precision = 1 – 0.011 = 0.989ดงั นนั้ คาความเท่ยี งตรงของการวัดคร้งั ที่ 5 มีคา เทากับ 0.989สามารถทําใหเ ปน เปอรเซน็ ความเที่ยงตรงไดคือ Precision = 0.989 % Precision = 0.989 × 100% เปอรเ ซ็นความเทย่ี งตรง = 98.9 % ตอบตัวอยา งท่ี 1.3 การวดั คา กระแสไฟฟา 10 μA โดยใชแ อมปม เิ ตอรจาํ นวน 8 ครง้ัทําใหเกดิ การเบ่ยี งเบนของเขม็ ในเครื่องวดั ซงึ่ บันทกึ คาในตารางที่ 1.2 เปนมุมดังตารางขา งลา ง จงคาํ นวณหาคาความเที่ยงตรงของการวดั ครง้ั ที่ 4ตารางท่ี 1.2 ตารางการเบี่ยงเบนของเขม็ ชี้ (องศา)จาํ นวนการวดั ครัง้ ท่ี กระแสไฟฟา (μA) การเบยี่ งเบนของเข็มอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-17 1 (องศา) 2 10 20.10 3 10 20.00 4 10 20.20 5 10 19.80 6 10 19.70 7 10 20.00 8 10 20.30วิธีทาํ จากสมการ 10 20.10 Xn = ∑X n Xn จากสมการ = 20.10 + 20.00 + 20.20 + 19080 + 19.70 + 20.00 + 20.30 + 20.10 8 Precision = 20.02 องศา แทนคา = 1- Yn − Xn Precision Xn = 1- 19.80 − 20.02 20.02 = 1 – 0.011 = 0.989 ตอบ ตังอยา งท่ี 1.4 วงจรไฟฟา มคี าแรงดนั ไฟฟา ท่ถี กู ตอง 5 โวลต แตใ ชโวลตมิเตอรว ัดได 4.5 โวลต จงคาํ นวณหาคา ความผิดพลาดสัมบรู ณ และเปอรเ ซน็ ตค า ความผิดพลาดสมบูรณ และเปอรเ ซ็นตคา ความผดิ พลาดวธิ ีทาํ จากสมการ e = Xn - Yn เมือ่ Yn = 5 V Xn = 4.5 V ∴ e = 4.5V – 5 Vอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-18 ตอบ = - 0.5 V จากสมการ = e ×100% Percent error Yn = - 0.5V ×100% 5V = 10 %ตัวอยางที่ 1.5 โวลตม เิ ตอรตัวหน่งึ มียา นการวดั เตม็ สเกล 200 โวลต และมีคาความถูกตอ ง ±1% เมือ่ นาํ ไปวดั แหลง จายไฟฟา 50 V จงหาคา เปอรเ ซน็ ตค วามผิดพลาดของโวลตมเิ ตอรวิธีทํา หาคาความผิดพลาด (e) จากการเปรียบเทยี บคาความถกู ตอ ง กบั ยานวดั เตม็ สเกลจากสมการ Percent error = e × 100 Yn e= ±1 = 100 × 200V ±2 % ตอบจากสมการ Percent error = e ×100% Ynเมอ่ื Yn = 50 V, e = 2V∴ Percent error = 2V ×100% 50V = 4% ตอบการตอ โวลตม เิ ตอรแ ละแอมมเิ ตอรเ ขา กบั วงจร หลกั พ้ืนฐานของการตอโวลตมิเตอรแ ละแอมปมติ อรเขา กบั วงจรมดี ังน้ี 1. โวลตม เิ ตอร ตองตอขนานกบั โหลดเสมอและถา เปน โวลตมเิ ตอรก ระแสตรงจะตองคํานงึ ถงึ ขัว้ ดว ย เพราะถาขัว้ ผิดเขม็ ของเครอื่ งวัดจะเบ่ยี งเบนไปไมถ ูกทศิ ทางอาจทําใหป ลายเขม็เสยี หายไดด ังรูปท่ี 1.1 ถึง 1.4อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-19รูปที่ 1.1 การตอ โวลตม ิเตอรแบบท่ี 1 โหลด V -+ รปู ที่ 1.2 การตอโวลตม เิ ตอรแ บบที่ 2+ V โหลด + V โหลด- - รูปท่ี 1.3 การตอ โวลตม เิ ตอรแ บบท่ี 3 รปู ที่ 1.4 การตอโวลตมเิ ตอรแบบที่ 4 2. แอมมิเตอร ตองตอ อนกุ รมกับโหลดเสมอ โดยตอ ขณะแหลงจายแรงดนั ไฟฟาของ วงจรหยดุ ทํางาน ถาเปนแอมปม เิ ตอรไ ฟฟา กระแสตรงตอ งคาํ นึงถงึ ขัว้ ของแอมปม เิ ตอรดว ยเพราะถาตอข้วั ผิดเข็มของเคร่ืองวดั จะเบ่ียงไมถกู ทิศทาง อาจทาํ ใหป ลายเข็มเสียหายได ดงั รูปท่ี 1.5ถึง 1.8รูปท่ี 1.5 การตอแอมมเิ ตอรแ บบท่ี 1 รูปท่ี 1.6 การตอ แอมมเิ ตอรแบบท่ี 2อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-20รปู ที่ 1.7 การตอแอมมเิ ตอรแ บบท่ี 3 รปู ที่ 1.8 การตอ แอมมเิ ตอรแบบ ท่ี 4การอานสเกลบนหนา ปด การอา นสเกลบนหนา ปด มเิ ตอร ชอ งความกวางบอกขนาดของปรมิ าณไฟฟา ที่ปรากฏบนดา นหนา ของเครื่องวัดเรยี กวา สเกล มีทั้งชนดิ ท่ีมีตวั เลขกาํ กบั และไมมตี วั เลขกาํ กับดงั แสดงในรปู ท่ี 1.9รูปท่ี 1.9 สเกลแบบลเิ นยี ร รปู ท่ี 1.10 สเกลแบบนลั ลเิ นยี ร สเกลแบบลเิ นยี ร ระยะหางระหวา งชองของสเกลจะเทา กนั ทุกชอ ง คาปรมิ าณทางไฟฟาท่แี สดงบนสเกลแตล ะชอ งจะเทากัน แสดงใน รปู ที่ 1.9 สเกลแบบนัลลิเนยี ร ระยะหา งระหวางชองของสเกลจะไมเทา กัน แสดงใน รปู ที่1.101.2 เคร่ืองมอื วัดแบบเข็มช้ี1.2.1 สัญลกั ษณต าง ๆ ของเคร่ืองวดั ไฟฟาแบบเขม็ ช้ีอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลา นนา 1-21ตารางท่ี 1.3 แสดงสญั ลักษณตาง ๆ ของเครือ่ งวดั ไฟฟาแบบเขม็ ช้ีสญั ลกั ษณ ความหมาย แอมมเิ ตอรกระแสตรง โวลตม เิ ตอรกระแสตรง แอมมิเตอรกระแสสลับ แอมมิเตอรกระแสตรงและกระแสสลบัตารางท่ี 1.3 (ตอ) แสดงสัญลกั ษณต า ง ๆ ของเครื่องวัดไฟฟา แบบเขม็ ชี้ สญั ลกั ษณ ความหมาย โวลตม เิ ตอรก ระแสตรงและกระแสสลับ แอมมเิ ตอรกระแสสลับซงึ่ มีวงจรเรียงกระแส โวลตมิเตอรก ระแสสลับซ่ึงมีวงจรเรยี งกระแส วตั ตม ิเตอร กิโลวัตตฮ าวรม เิ ตอร kWh แอมแปรฮาวรม เิ ตอร A-h เพาเวอรแ ฟคเตอรมเิ ตอร ฟรีเควนซีมิเตอร โอหม มเิ ตอร อินดกั แตนซมเิ ตอร คาปาซแิ ตนซมิเตอรอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-22 มูฟวง่ิ คอยลมเิ ตอร มฟู วงิ่ คอยลแ บบไอออนมิเตอร อีเล็กโทรไดนามิคมิเตอร อินดักชันมเิ ตอร ฮอทไวรม ิเตอรตารางท่ี 1.3 (ตอ ) แสดงสญั ลกั ษณต า ง ๆ ของเครื่องวัดไฟฟาแบบเขม็ ช้ีสัญลักษณ ความหมาย อิเลก็ โทรสแตติกมิเตอร ไวเบรตงิ รีดมิเตอร เครอ่ื งวดั ไฟฟา แบบเทอรโมคปั เปล1.5 เปอรเ ซน็ ตความคลาดเคลื่อนของการวัด 1.5 % เปอรเ ซน็ ตความคลาดเคลือ่ นของความยาวสเกล 1.5 % วางแนวนอนขณะใชง าน วางแนวตัง้ ฉาก 90 องศาขณะใชงาน วางแนว 60 องศาขณะใชงาน แรงดนั ไฟฟาที่ใชทดสอบความเปน ฉนวนระหวา งวงจร2 ไฟฟา ของเครอื่ งวดั กับกลอ งของเครือ่ งวัด 2 kV1.2.2 โครงสรางอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลา นนา 1-23 เครื่องวดั ไฟฟา สามารถแบงชนิดตามลกั ษณะการทํางานได 2 ชนิดคอื 1. เครื่องวดั ไฟฟา แบบอะนาลอก (Analog Instrument) เปน เครื่องวดั ทใ่ี ชหลักการของเข็มเคลอื่ นท่บี นสเกลหนา ปด ซง่ึ มขี อ จาํ กดั คือ คาท่ีอา นไดจ ากเครื่องวัดชนดิ นี้คาความถกู ตองสูงเฉพาะแสดงคา ตัวเลขหลักหนว ยถึงหลักสบิ เทาน้นั สาํ หรบั หลักรอยจะเปน คา โดยประมาณก. แอมมิเตอร ข. โวลตม ิเตอร ค. วตั ตม ิเตอร ง. มัลติมเิ ตอร (แบบเขม็ ช)้ี รูปที่ 1.11 แสดงเครื่องวดั ไฟฟา แบบอะนาลอกอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-24 2. เคร่ืองวัดไฟฟา แบบดจิ ิตอล (Digital Instrument) เปน เครื่องวดั ทแี่ สดงผลการวัดออกมาเปน ตัวเลข สามารถนําไปใชว ดั ไดท ง้ั กระแสไฟฟา แรงดนั ไฟฟา และความตานทาน ซึ่งก็คือการรวมแอมมเิ ตอร โวลตม เิ ตอรแ ละโอหมมิเตอรใ นเครอ่ื งเดยี วกัน จะมีชวงแสดงคา ความถกู ตองสงู กวาเครอ่ื งวดั แบบอะนาลอก แตไ มอาจสามารถชดเชยความสามารถของเครอื่ งวดั แบบอะนาลอก ดงั นั้นเคร่อื งวัดแบบอะนาลอกยงั เปน ท่นี ิยมในปจ จบุ นัError! รูปท่ี 1.12 แสดงเครือ่ งวดั แบบดิจติ อล1.2.3 หลักการทํางานของเครอื่ งวัดแบบอะนาลอกสวนเคล่อื นไหวของมเิ ตอร (Meter movement) นบั วา เปน สว นสําคัญในการทําใหเกิดการแสดงคา การบายเบนของเขม็ มิเตอรจ ะขนึ้ อยกู บั การท่มี กี ระแสไฟฟา ไหลผา นเขาไปในสวนเคล่อื นไหว จนทาํ ใหเกดิ การบายเบนของเขม็ ชีข้ น้ึ เข็มช้จี ะชค้ี าของปรมิ าณตาง ๆบนสเกลซึ่งแลวแตก ารกาํ หนดสเกลในการวัดคา เชน แอมแปร โวลต วตั ต โอหม และอน่ืๆ มดี วยกนั 5 ชนดิ1. เครื่องวัดชนดิ ขดลวดเคล่อื นที่หรือชนิดมฟู วงิ่ คอยล (Moving-coil movement)2. เครอื่ งวัดชนดิ ไดนาโมมเิ ตอร3. เครื่องวัดชนดิ แผนเหล็กเคลือ่ นท่ี (Iron Van Meter) 3.1 แบบแรงดูด 3.2 แบบแรงผลกั 3.3 แบบแรงดูดและแรงผลกั รวมกนั4. เคร่ืองวดั ชนิดเทอรโมคัปเปล หรอื ขดลวดความรอ น (Thermocouple Meter)5. เคร่อื งวดั แบบไฟฟาสถิต (Electrostatic type Instrument)1) เคร่อื งวดั ชนดิ ขดลวดเคลอ่ื นทห่ี รอื ชนิดมูฟว่งิ คอยล (Moving-coil movement)อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลา นนา 1-25 สวนเคลื่อนไหวชนดิ มูฟวิง่ คอยลหรือชนดิ ขดลวดเคล่ือนท่ีเปนเครอื่ งมอื วดั ไฟฟาทใี่ ชผ ลของสนามแมเ หลก็ 2 ชุดคือ สนามแมเ หลก็ ถาวร กับสนามแมเหล็กไฟฟา ผลักดันกนั ทาํ ใหเ กิดขดลวดเคลื่อนท่ี สงผลใหเ ขม็ ชบี้ ายเบนไป โครงสรางของสวนเคลื่อนไหวชนดิ มูฟว่งิ คอยลแสดงดงัรูปที่ 1.13 รปู ท่ี 1.13 แสดงโครงสรางของเครอ่ื งวัดไฟฟาชนิดคอยลหมนุ เครอ่ื งวดั ชนดิ คอยลหมุนประกอบดว ยสว นที่สําคัญ 1. สปรงิ กน หอย (Spiral hairspring) 2. แมเ หลก็ ถาวร (Permanent magnet) 3. ขวั้ แมเ หล็กออน (Soft iron pole pieces) 4. แกนเหลก็ ออ นรปู ทรงกระบอก (Soft iron cylindrical core) 5. เขม็ ช้ี (Pointer) 6. คอยลหมนุ และกรอบของคอยลห มนุ (Moving coil) 7. แบร่ิง (Jewelled bearing) 8. สเกล (Scale)อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-26รูปแสดง 1.14 สวนประกอบของเครอ่ื งวดั ชนดิ คอยลห มนุ (moving-coil movement)โครงสรางประกอบดว ยขดลวดท่พี ันอยูบ นกรอบอลูมิเนยี มสี่เหลยี่ ม จะเกดิสนามแมเหล็กไฟฟาข้ึนเมือ่ มกี ระแสไฟฟาไหลผา นอารเมเจอร (armature) ยึดตดิ กบั เดือยแหลมบนลา งที่มีรองเดอื ยทาํ ดว ยทบั ทิม อารเมเจอรน ้ีจะวางอยรู อบนอก ตอนกลางมแี ทง เหลก็ ออ นทรงกระบอกเปน แกนอยู ดานซายและดานขวาของอารเมเจอรม ีแทงแมเหลก็ ถาวรวางอยู มีข้ัวแมเหล็กถาวรตัง้ อยตู รงขา มกนั ระหวางข้วั แมเ หล็กดา นซายกบั ขั้วแมเ หล็กดา นขวา ตามรูปท่ี1.13 ขัว้ แมเหล็กดานซา ยเปนข้วั ใต (S) ขว้ั แมเหล็กถาวรดานขวาเปนขวั้ เหนือ (N) โครงสรางบางชนิดอาจมขี ้วั แมเหล็กดานซายเปน ขวั้ เหนือดานขวาเปนข้วั ใตก ็ไดใ นรูปท่ี 1.13 แสดงขดลวดอารเมเจอรพ รอ มเข็มชีแ้ ละสปริงกน หอยเมื่อมกี ระแสไหลผา นขดลวดอารเ มเจอร จะทําใหข ดลวดอารเ มเจอรเ กิดสนามแมเ หลก็จะไดด านบนของอารเ มเจอรเปน ขว้ั ใต ดานลา งของอารเ มเจอรเปน ขว้ั เหนอื เกดิ อํานาจแมเ หล็กท่ีผลกั ดันกนั ระวางแมเ หลก็ ถาวรกบั แมเหล็กไฟฟา ทาํ ใหอารเ มเจอรเ คลอ่ื นท่ีรอบตวั เองในทิศทางตามเขม็ นาฬกิ า เขม็ ชี้ท่ียดึ ตดิ กับอารเ มเจอรก็บายเบนตามไปดวยถาจายกระแสใหขดลวดอารเ มเจอรมาก ขดลวดอารเมเจอรเกดิ สนามแมเหลก็ มาก เกดิแรงผลักดนั กบั แมเหล็กถาวรมาก เขม็ ชจ้ี ะบา ยเบนไปมาก และถาจายกระแสใหขดลวดอารเมเจอรนอย ขดลวดอารเมเจอรเกดิ สนามแมเหล็กนอ ยเกิดแรงผลักดนั กบั แมเ หล็กถาวรนอ ย เข็มชจี้ ะบา ยเบนไปนอย2) เครอื่ งวัดชนิดไดนาโมมิเตอร สวนเคลอ่ื นไหวชนดิ ชนิดไดนาโมมเิ ตอร (Dynamometer) เปน สว นประกอบของเครอ่ื งมอื วัดไฟฟา การบา ยเบนของเขม็ จะขึ้นอยกู บั สนามแมเหลก็ ไฟฟา 3 ชุด คือชดุ ขดลวดอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-27อยกู ับที่จะมี 2 ขด และชุดขดลวดเคลื่อนทโ่ี ดยหมนุ รอบตัวเองมี 1 ขด โครงสรางของสวนเคลอ่ื นไหวชนดิ ไดนาโมมเิ ตอรแสดงดังรูปที่ 1.15 รูปท่ี 1.15 (ก) แสดงสว นประกอบวงจรของไดนาโมมเิ ตอร รปู ท่ี 1.15 (ข) แสดงสวนประกอบวงจรของไดนาโมมเิ ตอร จากรปู 1.15(ข) โครงสรา งประกอบดวยขดลวด 3 ขด เปน ขดลวดอยกู บั ที่ 2ขด วางอยูซา ยและขวา และเปน ขดลวดท่ีหมนุ เคลอื่ นทร่ี อบตวั เอง 1 ขด วางอยูตอนกลางถกู ยึดตดิ แนน อยูกับแทง เหลก็ ทรงกระบอกพรอมเข็มและสปรงิ กน หอย เมอื่ มีกระแสไหลผา นขดลวดทง้ั สามขด จะทําใหขดลวดทุกขดเกดิ อาํ นาจแมเ หลก็ ไฟฟาขึน้ พรอม ๆ กนั เพราะขดลวดทั้งสามขดตอ อันดบั กนั อยู ทาํ ใหเ กดิ อํานาจการผลกั ดันขน้ึระหวางสนามแมเ หล็กของขดลวดคงท่ี และสนามแมเ หล็กของขดลวดเคลื่อนที่ ขดลวดเคลื่อนท่ีจะหมนุ รอบตวั เอง เขม็ ชจี้ ะบา ยเบนไป ถามีกระแสไฟฟา ไหลผา นขดลวดท้งั 3 ขดมากจะทาํ ใหขดลวดท้งั สามขดเกดิ อาํ นาจแมเ หลก็ มากขนึ้ มอี ํานาจการผลกั ดันสูง เขม็ ชจี้ ะบา ยเบนไปมาก และถา มกี ระแสไหลผา นขดลวดทงั้ สามขดนอ ย จะทําใหข ดลวดท้ังสามขดเกดิ อํานาจแมเหลก็ ขึน้ นอย มีอาํ นาจการผลกั ดันนอย เขม็ จะช้บี า ยเบนไปนอย3) เครอื่ งวัดชนิดแผน เหล็กเคลอ่ื นท่ี (Iron Van Meter) เครือ่ งวัดแบบแผน เหล็กเคล่อื นท่ีแบง ออกเปน 3ประเภท คอื แบบแรงดูด แรงผลกั และแบบแรงดูดและแรงผลักรวมกนั1. เครือ่ งวดั แบบแรงดูด (Attraction Movement)เครอ่ื งวดั ชนดิ น้ีประกอบดว ยสว นท่ีอยกู บั ที่ ซึ่งเรยี กวา Field coil และสว นที่เคลอ่ื นท่ไี ดซ ่งึ ทําจากแผน เหลก็ ออ น (Soft iron plunger)อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-28 (ขดลวดอยูก ับที)่(แผน เหล็กออน) สปรงิ ควบคมุ รูปที่ 1.16 แสดงเครือ่ งวดั แบบแรงดดู (Attraction Movement) จากรปู สว นทเ่ี คล่อื นท่จี ะมกี ลไกเชอ่ื มกบั สปรงิ ควบคมุ (Control Spring) และเขม็ ชี้เม่ือมีกระแสไฟฟาไหลผาน field coil จะสรางสนามแมเหล็กขน้ึ ท่ีบริเวณนน้ั ซงึ่ ทําใหเ กิดการเหนยี่ วนาํ และเกดิ แรงดดู แผน เหลก็ ออนเคลือ่ นตวั เขาไป เข็มของเครื่องวดั จงึ เบย่ี งเบนไปได และเมอื่ เกดิ ความสมดลุ ระหวางแรงดดู ของ field coil กับแรงทเี่ กิดจากสปริง เขม็ จะหยุดนิง่4) เคร่อื งวัดแบบแรงผลัก (Repulsion Movement) การเบี่ยงเบนของเขม็ ในเคร่อื งวดั ชนิดนเ้ี กิดจากแรงผลักของแผนเหล็กออ น 2 แผน มีสว นประกอบที่สาํ คญั ดังรูปที่ 1.17 จะเหน็ ไดวา มแี ผนเหลก็ ออน2 แผน แผน หนง่ึ ติดอยกู ับแกนเคลื่อนไหวของเคร่อื งวดั ซงึ่ เราเรียกวา (Moving vane) อกี แผนหน่งึ ติดอยูกบั ขดลวดสนามแมเ หล็กอยูกับท่ี ซ่ึงเรยี กวา แผน เหล็กอยูก ับที่ ซงึ่ เรียกวา (Fixed vane) เมื่อมีกระแสไฟฟา ไหลผา น(Field Coil) ทําใหเกดิ ฟลักซแมเหลก็ และเกดิ การเหนยี่ วนําทแี่ ผนเหลก็ ทง้ั สองเหมอื นกนั และมีแรงผลักระหวางแผนเหลก็ ทัง้ สองทาํ ใหเ กิดแรงบิดไปหมุนแกนของเคร่อื งวดั จนกระท่งั เขม็ เบ่ียงเบนได และเมื่อแรงผลกั ของแผน เหลก็ ทง้ั สองกบั สปริงควบคมุ สมดลุกับเข็มจึงหยดุ เคลอื่ นไหวอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-29 แผน เหล็กทัง้ สองกลายเปน แมเ หล็กที่ขัว้ (N และ(ขดลวดสนามแมเ หลก็ )(แผน เหลก็ เคล่อื นท่ี) (แผน เหล็กอยกู บั ท่)ี รปู ที่ 1.17 แสดงสวนประกอบของเครอ่ื งวัดแบบแรงผลัก (Repulsion Movement)5) เครือ่ งวัดแบบแรงดดู และแรงผลกั รวมกนั (The Repulsion - Attraction Movement) ขอ แตกตางของเครอ่ื งวัดแบบแรงดดู และแรงผลักรว มกนั ที่แตกตางกบั เครื่องวดัแบบแรงดดู และแรงผลัก คือ เขม็ ในเครอ่ื งวดั สามารถเบ่ียงเบนไดถงึ 250 0 แตเ ครอ่ื งวดัแบบแรงดูดและแรงผลัก เบ่ียงเบนประมาณ 90 0 เทานน้ั (แผนเหลก็ เคล่ือนท่ี )(แผนเหลก็ อยกู ับที่ (ขดลวดสนามแมเ หลก็ ) รูปท่ี 1.18 แสดงเครื่องวดั แบบแรงดดู และแรงผลักรว มกันอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลา นนา 1-30สว นประกอบทส่ี าํ คัญของเครื่องวัดชนดิ น้ี คือ แผนเหล็กออ น 2 คู วางตวั อยใู นสนามแมเ หล็ก (เกิดจาก Field Coil) คหู น่งึ จะออกแรงผลกั อกี คหู นึง่ ออกแรงดดู เพ่อื ใหเกดิการเบ่ียงเบนของเขม็ เมอ่ื ขดลวดสนามแมเ หล็กเริ่มไดร บั ไฟฟา กระแสสลับ การเบย่ี งเบนของเข็มจะอาศัยแรงผลักของ(Fixed vane แผนกลาง) กับ(Movable vane) แตเ มื่อเขม็ เบีย่ งเบนในชว งทา ยสเกล Adjustable vane จะดดู แผน เหล็กเคลื่อนท่ี เพอื่ ชดเชยแรงผลักในตอนแรก ทําใหการเบยี่ งเบนของเข็มในเคร่ืองวดั ชนดิ นมี้ มี ุมเพมิ่ ข้ึน เครอื่ งวดั แบบแผน เหลก็เคลอื่ นท่นี ้ีมคี วามถกู ตองไมส งู นัก นยิ มนาํ ไปใชวัดไฟฟา กระแสสลับทแ่ี ผงสวทิ ชห รอื แผงควบคมุ ในโรงงานอุตสาหกรรมหรอื ในรถยนต เปนตน ลักษณะพเิ ศษของเครือ่ งวัดชนิดน้คี อื1. ขดลวดทพ่ี นั อยูภายในเครอ่ื งวัด มีคา Self – inductance (L) อยจู าํ นวนหนึ่งถาความถสี่ ูงขึ้น คา อิมพแี ดนซข องเคร่ืองวัดยอ มสงู ขน้ึ ดว ย ดงั นน้ั กระแสไฟฟา ทไี่ หลผา นขดลวดซ่งึ ทําใหเ ขม็ เบ่ียงเบนจะมีคาลดลง ( I = E/Z ) การเบย่ี งเบนของเขม็ จงึ คลาดเคลอื่ นจากความเปนจริงได2. เนอ่ื งจากการเบย่ี งเบนของเข็มชข้ี ึ้นอยกู ับจาํ นวนฟลกั แมเหลก็ ท่เี กดิ ขน้ึ จากกระแสไฟฟาไหลผานขดลวดสนามแมเหลก็ ถาบริเวณรอบ ๆ เคร่อื งวัดมสี นามแมเ หลก็ อาจสงผลกระทบตอ จํานวนฟลกั ซแ มเหล็กภายในเคร่อื งวดั ได 3. เน่ืองจากสว นเคลือ่ นที่ของเครือ่ งวัดชนิดนป้ี ระกอบดว ยแผนแมเหล็ก เมอ่ื เครอ่ื งวัดนี้ไปวดั ไฟฟา กระแสตรงทีม่ ปี รมิ าณมากเกนิ ไปจะเกดิ ความสูญเสียเก่ียวกับฮสี เตอรซสี (HysteresisLoss) แผนเหลก็ ทาํ ใหค าท่อี า นไดจ ากเคร่อื งวัดคลาดเคลื่อนจากความเปนจรงิ6) เคร่ืองวดั แบบเทอรโ มคัปเปล (Thermocouple Meter) สวนประกอบที่สําคญั ของเครื่องวดั ชนดิ นไี้ ดแ ก เครือ่ งวดั ไฟฟา กระแสตรงชนดิ คอยลหมุน ลวดความรอน (Heater) และเทอรโ มคปั เปล ซ่งึ ประกอบดว ยโลหะ 2 ชนิด เชื่อมปลายขา งหน่งึ ตอเขาดวยกัน และบรรจไุ วภ ายใน(Insulating bead) เพือ่ ปอ งกนั การถายเทความรอนจากลวดความรอนอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-31(อุปกรณท ่ีฉนวนกนั้ ) (เคร่ืองวดั แบบคอยลห มุน)รปู ท่ี 1.19 แสดงสว นประกอบของเครื่องวัดแบบเทอรโมคัปเปล (Thermocouple Meter) ปกตลิ วดความรอน (Heater) ทีแ่ สดในรปู จะมคี วามตา นทานจํานวนหนึ่ง ดงั นนั้ เมอ่ืจายกระแสไฟฟาใหแ กลวดความรอน (I2R) แลว สง อณุ หภมู ิ (ซ่ึงเพม่ิ ขึน้ ตามสดั สว นของกระแสไฟฟา ท่ไี หลผา นลวดความรอ น) มายงั เทอรโมคัปเปล เทอรโ มคปั เปล จะสงสญั ญาณเปนแรงดันไฟฟา ปริมาณตา่ํ (หนวยเปน mv) ไปยังสวนท่ที าํ ใหเกิดการเบยี่ งเบนของเขม็ หลกั การทาํ งานของเครือ่ งวดั ชนิดนีอ้ าศยั ความรอนทเ่ี กดิ จาก I2R จงึ วดั ทงั้ คา ไฟฟากระแสตรงและไฟฟากระแสสลบั โดยมีความถกู ตองสงู คอื ± 1 % ของคา ท่ีทําใหเข็มเบ่ยี งเบนเต็มสเกล เม่ือพจิ ารณาสว นประกอบตา ง ๆ ของเคร่อื งวัดจะเหน็ วา ตัวกําเนิดสญั ญาณแรงดนั ไฟฟา input (ไดแก กระแสไฟฟา ลวดความรอ น และเทอรโมคปั เปล) ไมเก่ยี วขอ งกบั อินดักแตนซข องลวด ดงั น้ันเคร่อื งวัดชนดิ นี้จึงนาํ ไปใชใ นยา นการวดั ทม่ี ีความถส่ี ูง ๆ คือประมาณ 100 MHz ขอ จํากดั ของเครือ่ งวัดชนดิ นี้ คอื ไมอ าจทนกระแสไฟฟา Over load ไดด ีนกัเพราะขณะ Over load กระแสไฟฟา ที่ไหลผานลวดจะสูงกวา กระแสไฟฟา ปกติมากลวดความรอนอาจละลายและขาดไดตวั อยางท่ี 1.6 จงหาคา RS ของโวลตม ิเตอรแบบเทอรโ มคปั เปลท่ตี ง้ั ยา นการวัดได 3 ตําแหนง คือ 5 V , 10 V และ 25 V โดย Rm = 200 Ω และมีรายละเอยี ดเกย่ี วกบั ลักษณะเฉพาะดงั กราฟตอ ไปนี้- การเปลย่ี นแปลงระหวางกระแสไฟฟา และอณุ หภมู ทิ ลี่ วดความรอ น (Heater) Temp ( oC) RImmax==2500mΩA 200อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-32รูปที่ 1.20 กราฟแสดงการเปลย่ี นแปลงระหวางกระแสไฟฟา และอณุ หภมู ิทีล่ วดความรอ น - การเปล่ยี นแปลงระหวา งแรงดนั ไฟฟา และอุณหภูมิทจ่ี ุดตอ ของเทอรโมคัปเปล EMF (mV) 1.5 T ( oC) 200รปู ท่ี 1.21 การเปลยี่ นแปลงระหวา งแรงดนั ไฟฟา และอุณหภมู ทิ จี่ ดุ ตอ ของเทอรโมคปั เปล RS RS RS IRFSmD==25000μΩA 5 V 10 V 25 V รูปท่ี 1.22 วงจรเทียบเคยี งของโวลตมิเตอรแ บบเทอรโ มคปั เปลวิธีทาํ จากรปู ที่ 1.20 ทําใหทราบกระแสไฟฟา สงู สุดมคี า 5 mA ดังนน้ั ทพ่ี สิ ยั วัด 5 V RS = E - Rh = 5V - 200 Ω I max 5 mA = 1 kΩ - 200 Ω R S = 800 Ωอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-33ท่พี สิ ัยวดั 10 VRS = E - Rh = 10 V - 200 Ω I max 5 mA - 200 Ω μA = 2 kΩ - 200 Ω ตอบ R S = 1.8 k Ωท่ีพิสยั วดั 25 VRS = E - Rh = 25 V I max 5 mA = 5 kΩ - 200 ΩR S = 4.8 k ΩI FSD = Vm = 10 mV = 50 Rm 200 Ω7) เครื่องวัดแบบไฟฟา สถิต (Electrostatic type Instrument) เครื่องวัดชนดิ น้ีเปน เครื่องวดั ทอี่ าศัยแรงจากไฟฟา สถิต (Electrostatic Force) ท่ีเกดิ ขน้ึ บนแผนเหลก็ ตวั นํา 2 แผนที่มีขั้วตางกนั เปนตัวการทําใหเขม็ เบย่ี งเบน สวนประกอบทีส่ ําคญั ของเครอื่ งวดั แบบไฟฟา สถติ มดี งั นี้ 1. แผนตวั นาํ 2 แผน คือ แผนที่เคลือ่ นที่ (Moving Plate X) ซ่งึ มเี ขม็ ตดิ อยูและ(Stationary Plate Y) (แผน ตัวนําอยกู บั ท่ี Y ) 2. ลวดสปริง (Coil Spring) (แผน ตวั นาํ เคลอ่ื นท่ี X) (แผนตัวนาํ อยกู บั ที่ รปู ที่ 1.23 แสดงเครอื่ งวดั แบบไฟฟาสถติ (Electrostatic type Instrument)จากรปู 1.23 ถา จา ยแรงดันไฟฟา input ทตี่ องการวดั คาทีข่ วั้ A และ B จะทาํ ใหแ ผนตัวนําทงั้ สองแผนมีขวั้ ตางกนั และทาํ งานเชนเดยี วกบั คาปาซเิ ตอรทก่ี าํ ลงั ทําการประจุ ทําใหเกดิ แรงบดิขนึ้ ทแี่ ผน ตัวนาํ ทงั้ สอง ซึง่ แปรคาตามแรงดนั ไฟฟา input ยกกําลัง 2 (E2in) สงผลใหแ ผน ตวั นําอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-34X ถกู ดงึ ดดู ตามทศิ ทางการเพ่มิ ขนึ้ ของประจุท่ีเกดิ จากแผน ตัวนาํ ท้งั สอง ทําใหเขม็ ทต่ี ดิ อยูท ่แี ผนตัวนาํ X เกิดการเบีย่ งเบน เมอ่ื แรงบิดท่ีเกดิ จากแผนตวั นาํ X และ Y กับแรงบดิ ควบคมุ ท่ีเกิดจากลวดสปรงิ สมดลุ กนั เขม็ จะหยดุ เคล่ือนไหว เนือ่ งจากการเบีย่ งเบนของเข็มของเคร่อื งวัดชนิดนีแ้ ปรตามแรงดันไฟฟา ยกกําลัง 2 จึงเหมาะสมกับการวดั แรงดันไฟฟา สูง ๆ นอกจากน้ียงั ใชว ัดไฟฟากระแสตรงไดด ว ย ลกั ษณะพิเศษของเครอ่ื งวัดชนิดน้ี คอื 1. มคี วามเทีย่ งตรงสูงเนือ่ งจากแรงบิดของเครอ่ื งวัดขึน้ อยกู บั แรงดนั ไฟฟา E2in ที่เกิดจากแผนตวั นาํ ท้ังสองโดยตรง ไมต อ งผานสนามแมเ หล็กทขี่ ดลวดสนามแมเ หลก็ 2. เนือ่ งจากแรงบิดท่ที ําใหเ กิดการเบี่ยงเบนของเขม็ ข้นึ อยกู บั แรงดนั ไฟฟากําลังสองนเี้ องเคร่ืองวัดชนดิ นีจ้ งึ เหมาะสมกบั การวัดกําลังไฟฟาทม่ี คี า สูงตง้ั แต 1000V ขึน้ ไป หนา ทแี่ ละคุณสมบัติของเครื่องวดั ไฟฟา (Functions and Characteristics of Instrument) สวนมากเคร่ืองวัดจะใชในการปอนขอมูลเกี่ยวกับ คาปริมาณตาง ๆ จากการวัดบางทีอาจกําหนดใหเห็นการแสดงคาปริมาณของการวัดซ่ึงรวมถึงเครื่องวัดท่ีใชในการควบคุมปริมาณ ดังนั้นจึงกลาวไดวา เคร่ืองวัดมีหนาท่ีพ้ืนฐาน 3 ประการคือ การแสดงผลการวัด(Indicating) การบันทึก (Recording) และการควบคุม (Controlling) เครื่องวัดบางชนิดอาจมีหนาท่ีใชงานเพียงอยางเดียว หรืออาจทั้งสามหนาท่ีก็ได โดยทั่วไปเครื่องวัดทางไฟฟาและอิเล็กทรอนิกส จะมีหนาที่พ้ืนฐานที่กําหนด คือการแสดงผลการวัด และการบันทึกคาผลการวัด สวนเครื่องวัดที่ใชในกระบวนการอุตสาหกรรม (Industrial Process) จะมีหนาท่ีเก่ียวกับการควบคุม (Control) ซ่ึงเปนการควบคุมระบบอัตโนมัติ (Automatic System) คุณสมบัติของเครื่องวัดท่ีดีมีคาความไวสูง (High Sensitivity) โดยสามารถวัดสัญญาณท่ีมีคาแอมปลิจูดตํ่า ซ่ึงคาความไวสูงสามารถทําไดโดยการเพ่ิมคา อิมพีแดนซดาน (InputImpedance) ใหสูงมากขึ้นและเม่ือเรานําเอาเคร่ืองวัดไปใชตองไมมีผลตอการลดสัญญาณเนื่องจากโหลดมัลตมิ เิ ตอร (Multimeter) มลั ตมิ เิ ตอร หมายถึง เครอื่ งวัดไฟฟา ทส่ี ามารถวัดปริมาณไฟฟา ไดห ลายๆอยางรวมกันเชน สามารถวัดไดทง้ั กระแสไฟฟา แรงดนั ไฟฟา และความตา นทานไฟฟา ภายในเครือ่ งวัดไฟฟา เครอื่ งเดยี วกนั เปนเคร่อื งวดั ไฟฟาที่ใชหลกั การอยา งเดยี วกบั เครื่องวัดชนดิขดลวดเคลือ่ นท่ี (Moving coil)หรือแบบ PMMC ทว่ั ๆไปแตม ลั ตมิ ิเตอรสามารถนาํ ไปใชว ดั คากระแสไฟฟา คาแรงดนั ไฟฟา ท่เี ปน A.C. หรอื D.C. และคาความตา นทานอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-35 มลั ตมิ เิ ตอร หรือบางทีเรยี กวา VOM ซง่ึ ยอ มาจากคาํ วา Volt Ohm Miliamp สรา งข้นึ เพ่อื ความสะดวกในการใชง าน โดยท่ัวไปจะมคี า กระแสของขดลวดเคลือ่ นท่ี เทา กับ50 μA และคาความไวในการวดั เทากบั 20 kΩ / V 1 9 2 8 3 47 56 รูปที่ 1.24 แสดงสว นประกอบของมลั ตมิ ิเตอร Sanwa รุน YX–360 TRแสดงสวนประกอบของมเิ ตอร หมายเลข 1 คอื สเกลหนาปด มเิ ตอร หมายเลข 2 คอื เข็มชี้ หมายเลข 3 คอื ปุมปรับ 0 Ω ขณะใชเ ปน Ohmmeter (Zero Ohm Adjust) หมายเลข 4 คือ สวติ ชต ัวเลือกยานการวัด หมายเลข 5 คือ ข้ัวตอขว้ั ลบ (-) ใชต อ สายวดั สดี ํา หมายเลข 6 คือ ขว้ั ตอ ข้ัวบวก (+) ใชต อ สายวดั สแี ดง หมายเลข 7 คือ ข้วั ตอ เอาตพ ตุ ขว้ั นม้ี ตี ัวเกบ็ ประจุตอ อนั ดบั อยใู ชร วมขวั้ ตอ (-) เพื่อ วัด ความดงั (dB) วัดสญั ญาณเสยี งท่ไี มต องการไฟตรง (DC) และวดั สญั ญาณไฟสลับในโทรทัศน หมายเลข 8 คอื สกรไู วปรบั เข็มช้ใี หต รงศูนย หมายเลข 9 คอื ฝากระจกครอบสเกลหนา ปดอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลา นนา 1-361.3 เครอ่ื งวัดแบบตวั เลข (ดิจิตอลมัลตมิ ิเตอร) ดิจิตอลมัลติมเิ ตอร คือ เครือ่ งวดั ทแี่ สดงผลการวัดออกมาเปน ตัวเลข สามารถนาํ ไปใชว ัดไดท ้งั กระแสไฟฟา แรงดันไฟฟา และความตานทาน ซ่ึงคอื การรวมแอมมเิ ตอรโวลตมเิ ตอรแ ละโอหม มิเตอรในเครอ่ื งเดียวกัน จะมชี วงแสดงคาความถกู ตองสูงกวาเครื่องวดัแบบอะนาลอกเมอ่ื เขาการใชง านของมลั ตมิ เิ ตอรแ บบเข็มหรอื แบบอะนาลอกแลว การทาํ ความเขา ใจและการใชง านดจิ ติ อลมัลติมิเตอรจะงา ยเขา เพยี งแตด จิ ิตอลมัลตมิ ิเตอรไ ดใชก ารเบ่ียงเบนของเขมแตการสาํ รวจผลของกระแสหรอื แรงดัน แปรสภาพเปน ตัวเลขดิจติ อล และแสดงผลออกมาเปนตัวเลขตรงหนา ปดเครือ่ ง ซ่งึ ลายละเอยี ดการทาํ งานสว นตา ง ๆ สามารถแจกแจงรายละเอยี ดไดด งั น้ี1.3.1 หลกั การและวงจรดิจิตอลมลั ติมิเตอร หลกั การเบื้องตน เมอ่ื กลาวถงึ ระบบดจิ ติ อลมลั ติมเิ ตอรใ หส้ันและงา ยทีส่ ดุ อาจเขียนบล็อกไดอะแกรมเบอ้ื งตน ไดตามรูปท่ี 1.26 ทม่ี วี งจรสําคญั 3 สวน ดว ยกนั คอืAnalog 1 2 3 Digital ADC COUNTER DISPLAYInput Signal รปู ที่ 1.26 แสดงบลอ็ กไดอะแกรม ดิจิตอล มลั ติมิเตอร เบื้องตน 1. วงจรเปล่ียนขอ มูลจากอะนาลอกเปน ดจิ ติ อล (ADC) เนอ่ื งจากระบบดิจิตอลคือระบบขอมูลตวั เลขทตี่ องอาศยั ลกั ษณะความเปนสวิตชและวงจรเกตเปน หลัก มใิ ชร ะบบทีม่ าสํารวจระดับความแรงสญั ญาณโดยตรง ดงั นั้นเราตอ งมีหนว ยแปลงขอมลู จากขอมลู ธรรมดาท่เี ปนขอ มลู อะนาลอก (Analogue) ซึง่ เปน ขอ มูลทมี่ ีเฟส มคี วามแรงทแ่ี ตกตางกันไป ใหเ ปน ขอมลูในระบบดจิ ิตอล (Digital) ซึง่ เปน คาในระบบตัวเลขฐาน 2 เรียกวงจรในสวนนว้ี า วงจร ADCซ่งึ ยอมาจากคาํ วา Analogue-to-Digital Converter โดยการเทยี บคา ออกมาวา ขนาดแรงดนั -กระแส-ความตา นทาน ขนาดเทา นค้ี ดิ เปน คาแทนดวยตวั เลขเทา ไร ซ่ึงจํานวนตวั เลขคดิ คาออกมาเปน จํานวนหลกั (Bit) เชน ตัวเลข 4 บิตจะมกี ารตรวจสอบรายละเอยี ดทงั้ หมด 64ระดับ หากเปนตวั เลข 8 บติ มกี ารตรวจสอบตวั เลข 256 ระดับเปน ตน แลวแตว าเคร่อื งนน้ั ใชขอ มูลกี่บติ จํานวนคา บิตทมี่ ีคามากยอมใหความแมน ยํามากตามไปดว ยอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-37 2. วงจรนับ (Counter) เน่อื งจากขอมูลไมวาจะเปนแรงดันไฟ-กระแส ลว นเปนขอ มลูอะนาลอกท่มี ขี นาด มเี ฟส มกี ารเปลย่ี นแปลงตลอดเวลา วงจรของดิจิตอลมัลติมเิ ตอรจงึ ตอ งทาํการสาํ รวจระดับความแรงของขอ มลู ดังกลา วออกมาเปนระยะๆ โดยการอา งองิ กบั เวลาเพอ่ื สาํ รวจamplitudes ของขอ มูลนนั้ ๆ เมอื่ สํารวจออกมาแลว จึงสง ผลเขา สวู งจรนบั วา ขอ มลู ดังกลาวน้ีมกี ารเคลอ่ื นเปนฟล ซห รอื ตวั เลขในระบบดิจิตอล มากนอยแคไ หนในเวลาหนึง่ ๆ ใหว งจรนับเปนตวั สาํ รวจออกมาดวยความเรว็ มากกวาความถ่ตี นทางท่ีสงเขา มา หรอื มากกวาความถ่ี 50 เฮิรตซ 3. วงจรแสดงผล (Display) เปน การแปรผลขอ มลู ดิจิตอลออกมาเปนตวั เลขอะนาลอกดว ยระบบถอดรหสั ขอมูล (Decoder) เพื่อใหผ ใู ชเ ครอื่ งอา นขอมลู ออกมาโดยตรงระบบการทาํ งานของมัลตมิ เิ ตอรแ บบน้ีจึงมีหลักการของวงจรดิจิตอลเคานเ ตอรอ ยจู าํ นวนหนึ่งดังนนั้ หากจะเพม่ิลกู เลน จากเครอื่ งวัดธรรมดาใหเปน ดจิ ิตอล ฟรีเควนซ่ี เคานเ ตอร จึงเพยี งแตเ พิ่มเติมวงจรเขาไปเลก็ นอ ยเทา น้ันอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-38ชอื่ ประกอบของหนวย ( Unit Prefixes )ชอื่ ประกอบของหนว ยในระบบ มีพนื้ ฐานมาจากการยกกาํ ลงั ของเลขฐาน 10 ดว ยตวั เลขตาง ๆ กนั แลว กาํ หนดเปน ชื่อประกอบเขา กบั หนว ยในระบบ ชวยใหอา นและเขยี นไดงายขึน้ ไมว าจะมากหรอื นอ ยเปนไปตามตารางท่ี 1.4 แสดงชือ่ ประกอบหนว ยในระบบ SIตารางที่ 1.4 แสดงชอื่ ท่เี รียกสญั ลกั ษณคาเลขยกกาํ ลัง ชือ่ สญั ลักษณ คาเลขยกกําลังเอกซะ(exa) E 1018เพตะ(peta) P 1015เทรา (tera) T 1012จกิ กะ (giga) G 1009เมกกะ (mega) M 1006กิโล(kilo) k 1003เฮกโต (hecto) h 1002เดคา(deca) da 10เดซ(ิ deci) d 10-1เซนติ(centi) c 10-2มลิ ลิ(milli) m 10-3ไมโคร(micro) μ 10-6นาโน(nano) 10-9พิคโค(pico) n 10-12เฟมโต(femto) 10-15แอทโต(atto) p 10-18 f aอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-39 ตัวอยางที่ 1.7 กาํ หนดให milli (m) = 0.001 micro (μ) = 0.000001จงหาคาตอไปน้ี 1) 0.035 A ใหอ ยใู นรูป milliampares 2) 0.0035 A ใหอ ยใู นรปู microamparesวธิ ที ํา (1) 0.035 A = 35 × 10-3 = 35 mA (2) 0.0035 A = 3,500× 10-6 = 3,500 μA ตอบ ตัวอยา งท่ี 1.8 กําหนดให: kilo (K) = 1,000, mega (M) = 1,000,000 จงหาคาตอ ไปนี้ 1) 470,000 ใหอ ยใู นรปู kiloohm 2) 470,000 ใหอยใู นรปู megaohmวธิ ที าํ 1) 470,000 Ω = 470 × 103 Ω = 470 KΩ ตอบ 2) 470,000 Ω = 0.47 × 106 Ω = 0.47 MΩ ตอบการคณู และหารทอ่ี าศัยหลกั การยกกาํ ลังของเลข 10 (Multiplication and Division with power of 10) ในการศกึ ษากฎตาง ๆ เก่ยี วกับทฤษฎีทางไฟฟา บางครง้ั ตัวเลขอยใู นรปู ของการยกกําลงั ของเลข 10 มวี ิธีการดงั น้ี - การคูณมีหลักการคือ นํากําลงั ของเลข 10 มาบวกกนั เชน 105× 106 = 105+6 = 1011 - การหารมหี ลักการ คือ นํากาํ ลังของเลข 10 มาลบกนัอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-40 ตอบ เชน 105 ÷ 106 = 105-6 ตอบ = 10-1 ตอบตัวอยางที่ 1.9 จงหาคา ของ (3× 106)(4× 103) = 3×4×106× 103 = 12 × 10 6+3 = 12× 10 9ตัวอยา งท่ี 1.10 จงหาคา ของ (12× 106) ÷ (4× 103) = 12/4×106-3 = 3 × 10 31.3.2 โครงสรางและการแสดงผลแบบตัวเลข 1. หนาปด เพ่ือการแสดงผลของการวัดเปนตัวเลข 3 หลักครึ่ง ใชการแสดงผลเปนตัวเลขและอกั ษรดว ยหลอดผลกึ เหลว (LCD) 1.1 แสดงเครือ่ งหมายลบเมื่อวดั แรงดันไฟหรือกระแสเปนแรงดนั หรือกระแสลบ 1.2 ตวั เลข 1 หากแรงดนั หรอื กระแสหรอื คาความตา นทานท่สี งเขามาทางอินพุตของมลั ตมิ เิ ตอรม รี ะดบั เกินกวาความสามารถในการวดั ของมลั ตมิ ิเตอรหรือทเ่ี รียกวาOverage มนั จะแสดตวั เลขตวั นอ้ี อกมาเปน เลข 1 สว นเลขอีกสามตวั จะแสดงผลออกมาเปนคา 000 พรอมกนั นนั้ บซั เซอร (Buzzer) จะสงเสยี งดัง “บบี๊ ” ยกเวน แตเ รนจวดั คาความตานทานเทาน้ันทีถ่ งึ แมค า ทวี่ ัดจะเกนิ กวาพกิ ัดของมลั ตมิ ิเตอรจะไมเกดิ เสยี งบบ๊ี แตอ ยา งใด 1.3 แสดงคาหนว ย (VA & MΩ) เปน การแสดงคาหนว ยของการวัดในแตละยานวดัโดยคาํ วา ยานวัดอาจจะใชคําทบั ศพั ทภ าษาอังกฤษวา “เรนจ” (Range) ซึ่งการแสดงหนวยมีการแสดงออกมาเปนคา mV, mA, V, A, Ω ขนึ้ อยกู ับวา ผใู ชจะวดั อะไร 1.4 ตวั อกั ษร AC เมือ่ ทําการวดั หรือกระแสไฟสลับเราจะกดปมุ เลอื กDC/AC ใหเลอื กยานวัดเปน AC ตัวอกั ษร AC ทห่ี นาปด จะแสดงผลออกมา 1.5 ตัวอักษร LO Ω เม่ือจะวัดคาความตานทานในวงจร ทราบกันอยูแลววาความตานทานของอุปกรณในวงจรอาจจะมีความแนนอนนอยมาก เพราะไมรูวามันไปขนานอยูอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลานนา 1-41กับอุปกรณอะไรบาง ผลของการขนานนั้นมีผลตอความตานทานทําใหคาความตานทานของอุปกรณตํ่า การใชยานวัด LO Ω เพ่ือตรวจสอบการขาดออกจากกันของอุปกรณ และเพื่อปองกันแรงดันไฟท่อี าจจะตกคา งอยูไ หลเขามเิ ตอร1.6 อักษร AUTO หมายถงึ คาํ วา การปรบั พิสยั แบบอัตโนมตั ิ ใชเ พือ่ การวดัคา แรงดันไฟฟา และคาความตา นทานเทานน้ั ในกรณีทเี่ ราไมท ราบวาแรงดันไฟทจี่ า ยใหว งจรเทา ไร เราสามารถทาํ ใหม ัลตมิ ิเตอรป รับยานวดั (Range) ใหเออยา งอัตโนมัติ โดยยานวดัของแรงดนั ของแรงดันไฟตรงมันจะเร่ิมตน ยานวดั ตัง้ แต 200 มลิ ลิโวลต และสําหรบัแรงดันไฟสลบั จะเร่ิมตน ยานวัดตงั้ แต 2 โวลต การจะใหเกดิ การทาํ งานแบบออโตเรนจท าํไดโดยการกดปุม “AUTO” จนกระทั่งหลอดแอลซีดี (LCD) ซ่ึงเปนผลึกแรเหลวทห่ี นา ปดเครือ่ งโชวคําวา “AUTO” ออกมา สวนจะวดั แรงดนั ไฟตรง, แรงดนั ไฟสลบั หรือความตานทาน ใหก ดปุม เลือกโวลต (V) หรอื โอหม (Ohm) แลวกดปุมโฮลด (HOLD) คางไวเ ปนเวลา 2 วนิ าที1.7 อกั ษร MEM เปนคายอ ยของคําวาเมเมอรี่ (Memory) หมายถงึ การจําเมอื่ ทาํ การวดั หาคา ออกมาไดแ ลวในกรณที ่ีตองการบันทึกคา หรอื ตอ งการใหมิเตอรคื างคา ตัวเลขเอาไวเราจะใชก ารบนั ทึกขอมูลลงในหนว ยความจําของมิเตอรโดยมกั จะแสดงตวั เลขออกมา 2หลกั ในกรณที ่ีเปลยี่ นเรนจไปสภาพการทาํ งานของเมเมอรี่จะหายไปทนั ที1.8 อักษร BAT หมายถึงการตรวจสอบสภาพของแบตเตอรี่ภายในตัวของมัลติมิเตอรเอง ปกติมัลติมิเตอรแบบดิจิตอลจะใชแบตเตอร่ี 9 โวลต หากหนาปดโชวคําวา “แบต” (BAT) ออกมาแลวน่ันหมายถึงถานภายในเครื่องไมอยูในสภาพที่จะใชงานไดอยางเท่ยี งตรงเมอื่ เอาไปใชว ดั1.9 ตัวอกั ษร XIO สว นใหญจะมีเพยี งบางรนุ เพือ่ เปน มาตรการขยายยานวดัสําหรบั เรนจ 20 เมกะโอหม1.10 อักษร HOLD แสดงออกมาเม่ือกดปมุ โฮลด (HOLD)อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-42 รูปท่ี 1.25 รายละเอียดภายนอกของดจิ ติ อลมัลตมิ เิ ตอร รุน HC - 774 2. สวติ ชเลือกพสิ ยั วดั ใหห มุนเลอื กพสิ ยั วัดตามความประสงคหรือจะออฟเคร่ืองไว (OFF) 3. ปุมกดเลอื กฟง ชัน่ การทํางาน 3.1 ปมุ เลอื กกลมุ การทาํ งานเพอ่ื เลอื กวา จะวดั โอหม (Ω), กิโลโอหม (kΩ),เลอื กวาจะวดั กระแสสลับ (AC) หรอื กระแสตรง (DC) 3.2 ปมุ เปล่ยี นพิสัยวดั (RANGE) 3.3 ปุมกดเพื่อใหคางคาตัวเลข (MEM) ใหหนวยความจําแสดงผลออกมาเปนตัวเลข 2 หลกั 3.4 ปุมโฮลด (HOLD) กดเพื่อใหขอมลู มกี ารคางโชวอ ยูในภาคแสดงผล 4. จดุ เสียบสายวดั 4.1 จุดเสยี บสายวดั เม่อื ตอ งการวดั โวลต โอหม , มลิ ลิแอมป ซ่ึงตอ งใชส ายมเิ ตอรสีแดงเสยี บไว สามารถวัดไดท ง้ั ไฟตรงและไฟสลับ 4.2 จุดเสยี บสายลบหรอื จุดคอมมอ น (COM) ใชเ สียบสายมิเตอรลบหรอื สายดําเมอื่ ตองการวัดทกุ ๆ ยา นวดั 4.3 จดุ เสียบสายมิเตอรบ วกเมอ่ื ตองการวดั คา กระแสจาํ นวนมาก (10 A) โดยตอ งหมนุ สวิตชเลือกไปที่ 10 A ดวยเชนเดียวกันอ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลัยเทคโนโลยรี าชมงคลลา นนา 1-43 5. สัญญาณขับออก บัซเชอร (BUZZER) เปนลาํ โพงบางๆ ที่เรยี กวาเพย๊ี ซโซอิเล็กตรกิ ซึ่งใชอ ยูว งจรสัญญาณเสยี ง เมอ่ื ทาํ การวัดความตา นทานของอุปกรณแลว ความตานทานน้นั มคี า ต้ังแต 19 โอหม ลงมา ลาํ โพงนจี้ ะมีเสยี งดังออกมาดว ยความถ่ี 4 กโิ ลเฮริ ตซ เพ่ือประโยชนข องการตรวจสอบความตอ เน่อื งของวงจรโดยทไ่ี มตองมองหนา ปด ใชป ระโยชนไ ดแ มจ ะใชในท่ีมแี สงสวา งนอ ย เพราะใชการทดสอบดว ยเสยี ง และเมื่อทําการวัดแลวมีคา การวัดตงั้ แตคา ตวั เลข 2000 ขนึ้ ไปเสียงนจี้ ะครางขึ้นอีกเรียกวา เกิดโอเวอ รเ รนจดงั ท่ีไดก ลา วมาและเม่ือมีการเปลยี่ นเรนจจ ากออโตเ รนจเ ปนแมนนวลหรอื แบบธรรมดา เสียงนีจ้ ะดังข้นึ สัน้ ๆประมาณ 15 มลิ ลวิ นิ าที เพอ่ื บอกใหเจา ของเคร่ืองรับทราบ 6. ซอ็ กเก็ต เพอื่ ตรวจสอบคา อัตราขยายของทรานซสิ เตอร (hfe)อ.มนตรี เงาเดช

มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีราชมงคลลานนา 1-44 แบบฝกหดั บทที่ 11. จงใหค ํานยิ าม หนวยทางไฟฟา (Electrical Unit) ดังน้ี a. Ampere b. Coulomb c. Volt d. Ohm e. Henry f. Farad2. มาตรฐานของการวดั แบง เปน กร่ี ะดบั อะไรบาง อธิบายมาพอสงั เขป3. จงบอกหนวยงานทเ่ี กยี่ วของกบั มาตรฐานข้ันรองและขน้ั ใชง าน4. คาความคลาดเคลอ่ื นแบง ออกไดก่ปี ระเภท5. คา ความเที่ยงตรงหมายถึง6. วงจรไฟฟา มแี รงดันตกครอมตัวตานทาน 50 V เม่ือนาํ โวลตมิเตอรไปวัด อานคาได 52 V จงคํานวณหาคาตอ ไปน้ี a. คาความผดิ พลาดสัมบูรณ b. คาเปอรเซน็ ตค วามผิดพลาด c. คาความถกู ตอง d. คาเปอรเ ซน็ ต ความถกู ตอ ง7. จงเขียนสัญลักษณข องเครอื่ งวัดดังตอไปนี้ a. แอมมิเตอรกระแสตรงและกระแสสลบั b. โวลตม เิ ตอรก ระแสสลับซึ่งมีวงจรเรยี งกระแส c. กิโลวัตตฮาวรม ิเตอร d. มูฟวง่ิ คอยลม เิ ตอร e. อเิ ล็กโทรไดนาโมมิเตอร8. จงอธบิ ายหลกั การทาํ งานของเครอื่ งมอื วดั ชนดิ ขดลวดเคลอ่ื นท่ี (Moving Coil) -------------------------------อ.มนตรี เงาเดช