เอกสารประกอบการสอน-ใช้จริง

(175) เอกสารประกอบการสอน วิชา เครอ่ื งมือวดั ไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนิกส์ในบทเรยี นนีจ้ ะกลา่ วถงึ วงจรบรดิ จไ์ ฟฟ้ากระแสตรง 2 ชนดิ คือ1. วิทสโตนบรดิ จ์ (Wheatstone bridge)2. เคลวนิ บรดิ จ์ (Kelvin bridge)วิทสโตนบริดจ์ วงจรวิทสโตนบริดจ์จะประกอบด้วยตัวต้านทาน 4 ตัว โดยนา 2 ตัวมาต่ออนุกรมกันเป็น 2 สาขาและนาทั้ง 2 สาขามาต่อขนานกันเป็นลูปปิด (Closes loop) ต่อ 2 ข้ัว (B และ D) เข้ากับแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง และต่ออีก 2 ขั้วท่ีเหลือ (A และ C) เข้ากับกัลวาโนมิเตอร์เพื่อใช้ตรวจจับสภาวะสมดุล(Balance) วงจรพืน้ ฐานของวิทสโตนบรดิ จแ์ สดงดงั ภาพที่ 108 I1 I2 R1 B R2E A G C I3 I4 R3 R4 D ภาพท่ี 108 วงจรวทิ สโตนบริดจ์ ตัวต้านทาน R1 และ R2 เรียกว่า แขนอัตราส่วน (Ratio arms) ตัวต้านทาน R3 เรียกว่า ตัวต้านทานมาตรฐาน (Standard resistance) ซึ่งเป็นตัวต้านทานท่ีรู้ค่าความต้านทานแน่นอน ส่วนตัวต้านทาน R4 จะเปน็ ตวั ต้านทานไม่ทราบคา่ (Unknown resistance) วงจรวิทสโตนบริดจ์เป็นวงจรวัดที่นิยมใช้วัดค่าความต้านทานในงานอุตสาหกรรม ซ่ึงมีความความคลาดเคลื่อนท่ี 0.1 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่โอมมิเตอร์มีความคลาดเคล่ือนท่ี 3 - 5 เปอร์เซ็นต์ (Larryand Foster, 1995, p.104)สภาวะสมดุลของบริดจ์เมื่อทาการปรับค่าความต้านทานท่ีไม่รู้ค่า (R4) ไปจนกระท่ังเข็มของกัลวาโนมิเตอร์แสดงค่าเป็นศูนย์แอมแปร์ หรืออยู่ในสภาวะท่ีไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะเรียกสภาวะนี้ว่า บริดจ์สมดุล (Balancebridge) ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าที่จุด A และ C มีค่าเท่ากัน ซึ่งหมายความว่า แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R1 เทา่ กบั R2 และ R3 เท่ากับ R4 ดังน้ันVR1 = VR2 และ VR3 = VR4 (7.1)

เอกสารประกอบการสอน วิชา เครอ่ื งมือวัดไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (176)เมือ่ แทนด้วยกฎของโอห์มจะไดว้ ่าI1 R1 = I2 R2 และ I3 R3 = I4 R4 (7.2)เมอ่ื วงจรบรดิ จ์อย่ใู นสภาวะสมดุล ดังน้ันจึงไมม่ กี ระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นกลั วาโนมเิ ตอร์ ดังน้ันI1 = I3 และ I2 = I4 (7.3)เมอื่ พจิ ารณาเส้นทางของแหลง่ จ่ายไฟฟา้ ภายใตส้ ภาวะสมดลุ ของวงจรบริดจ์I1 = I3 = (7.4)และ I2 = I4 = (7.5)แทนสมการที่ (7.4) และ (7.5) ใน (7.2) × R1 = × R4 R4 (R1 + R3) R1 (R2 + R4) = R4 R1 + R4 R3 R1 R2 + R1 R4 = R4 = (7.6)ตวั อยา่ งท่ี 35. จงหาความต้านทาน R4 ทท่ี าใหว้ งจรบรดิ จอ์ ยูใ่ นสภาวะสมดลุ I1 I2 R1 = 10 k R2 = 20 k V A G C I3 I4 R3 = 30 k R4 Dวิธที าจากสมการ R4 =แทนคา่ = = 60 k

(177) เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่ืองมือวัดไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ความไวของวทิ สโตนบริดจ์เม่ือวงจรบริดจ์อยู่ในสภาวะที่สมดุล (Balance) กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์จะมีค่าเท่ากับศูนย์แอมแปร์ แต่ถ้าวงจรบริดจ์อยู่ในสภาวะท่ีไม่สมดุล (Unbalance) จะทาให้เกิดมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์และทาให้เข็มชี้เกิดการบ่ายเบนไปบนสเกลได้ ระยะการบ่ายเบนจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กบั ความไว (Sensitivity) ของกลั วาโนมเิ ตอร์ ซง่ึ สามารถแสดงในรปู ของระยะการบ่ายเบนไปบนสเกลตอ่ ปริมาณกระแสไฟฟา้ ท่ีไหลผา่ นกัลวาโนมิเตอร์ S = D/I (7.7)เม่อื S คือ ความไวของกลั วาโนมเิ ตอร์ D คือ ระยะการบ่ายเบนของเข็มชี้ I คือ ปริมาณกระแสไฟฟา้ ท่ไี หลผา่ นกัลวาโนมเิ ตอร์ความไวในการตอบสนองของกัลวาโนมิเตอร์ข้ึนอยู่กับระยะการบ่ายเบนของเข็มชี้ท่ีมากกว่าต่อปริมาณกระแสไฟฟ้าท่ีเท่ากัน ถ้ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์มีค่าเป็นไมโครแอมแปร์ (micro-Ampere) และระยะการบ่ายเบนของเข็มช้ีมีหน่วยเป็นมิลิเมตร เรเดียส (Radians) หรือองศา (Degrees)ซึ่งความไวจะสามารถแสดงผลในลักษณะเชงิ เสน้ หรอื เชิงมมุ ไดด้ ังนี้ ความไว (S) = มิลเิ มตร / ไมโครแอมแปร์ (mm/µA) หรือ ความไว (S) = เรเดยี สต่อไมโครแอมแปร์ (Radians/µA) หรอื ความไว (S) = องศาต่อไมโครแอมแปร์ (Degrees/µA) การวเิ คราะหว์ ิทสโตนบริดจใ์ นสภาวะไม่สมดุล วงจรวทิ สโตนบริดจ์เมื่ออยู่ในสภาวะไม่สมดุลจะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์ ทาให้เข็มชี้เกิดการบ่ายเบนไป การวิเคราะห์หาค่าปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ทาให้เกิดการบ่ายเบนน้ีสามารถทาได้ด้วยทฤษฎีบทของเทวินิน (Thevenin's theorem) ดังนี้ B V R1 R2 A Vth C R3 R4 D ภาพท่ี 109 แรงดนั ไฟฟา้ เทียบเทา่ เทวินินของวงจรบรดิ จ์

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่ืองมอื วดั ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (178)การคานวณคา่ แรงดนั ไฟฟ้าเทียบเท่าเทวินินของวงจรบริดจ์ ทาได้โดยการปลดกัลวาโนมิเตอร์ท่ีจุดA และ C ออก (ภาพที่ 109) เมอ่ื ใชก้ ฏการแบ่งแรงดันไฟฟา้ (Voltage divider) พิจารณาที่จดุ A จะพบว่าVa = (7.8)และเม่อื พิจารณาค่าแรงดนั ไฟฟ้าทจี่ ดุ C จะพบวา่Vc = (7.9)ด้วยเหตุนีค้ า่ แรงดนั ไฟฟ้าของเทวินนิ ท่ีจดุ A และ C จงึ คานวณได้จากVTh = VAC = VA - VC = - VTh = V [ ] (7.10) การหาค่าความต้านทานไฟฟ้าเทียบเท่าเทวินินที่จุด A และ C สามารถทาได้โดยการลัดวงจรท่ีแหล่งจ่ายแรงดนั ไฟฟา้ ซึง่ ค่าความต้านทานภายในของแหล่งจา่ ยแรงดันไฟฟ้าโดยทั่วไปแล้วมีค่าน้อยมากจึงไม่ตอ้ งพจิ ารณาถงึ ดงั นน้ั จึงไดว้ งจรใหม่ดังภาพที่ 110 BR1 R2 A Vt C R1 R2 A h C R3R3 R4 R4 (7.11) D (7.12)ภาพท่ี 110 การแปลงวงจรบริดจ์เพื่อหาค่าความต้านทานเทยี บเท่าเทวินนิจากภาพท่ี 110 สมการหาค่าความตา้ นทานเทยี บเทา่ เทวินินหาไดจ้ าก Req = [ R1 || R3 ] + [ R2 || R4 ] Req = [ ]และ Ig =เม่ือ VTh คอื แหล่งจา่ ยแรงดันไฟฟ้าเทยี บเท่าเทวินนิ ของวงจรบริดจ์ Req คือ ความต้านทานไฟฟา้ เทยี บเทา่ เทวนิ นิ ของวงจรบรดิ จ์ Ig คือ กระแสไฟฟา้ เทยี บเท่าเทวนิ นิ ของวงจรบรดิ จ์

(179) เอกสารประกอบการสอน วิชา เครอ่ื งมอื วดั ไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนกิ ส์Vt RTh a Vt RTh a Rghh Ig G b b ภาพท่ี 111 วงจรบรดิ จ์เมอ่ื แปลงเปน็ วงจรเสมือนของเทวินนิตวั อยา่ งที่ 36. วงจรวิทสโตนบริดจ์มีค่าความต้านทานดังภาพ มีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า 8 โวลท์ กัลวาโนมิเตอรม์ คี วามตา้ นทานภายใน 300  จงคานวณหาคา่ กระแสไฟฟ้าท่ีไหลผ่านกัลวาโนมเิ ตอร์ R1= 20k B R2 = 7k AG C VTh RTh A Ig G R3 = 4k R4 = 2k C Dวธิ ที า แปลงวงจรบริดจใ์ ห้อยู่ในรูปของวงจรเสมือนของเทวินนิ VTh = E[ ] = 8[ ] = 8 (0.17k – 0.22k) = 0.44 V RTh = [] RTh = [] = 3.33k + 1.55k RTh = 4.88k Ig =

เอกสารประกอบการสอน วิชา เครือ่ งมือวัดไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (180) = = 85.62 A กระแสไฟฟา้ ที่ไหลผา่ นกัลป์วาโนมิเตอรม์ ีคา่ เทา่ กบั 85.62 A ตอบ วทิ สโตนบริดจท์ ใี่ ชค้ า่ ความต้านทานแตกต่างกนั เล็กน้อย จากหัวขอ้ ที่ผา่ นมาจะพบว่าวงจรวิทสโตนบริดจ์นั้นใช้ค่าความต้านทานแต่ละตัวในวงจรท่ีแตกต่างกนั แตถ่ า้ หากกาหนดใหค้ ่าของตัวต้านทาน R1 ถึง R3 ในวงจรมีค่าเท่ากัน (แทนด้วย R ในภาพท่ี 81) และให้ค่าของตัวต้านทาน R4 แตกต่างจากตัวอ่ืนเพียงเล็กน้อย (ประมาณ 1 – 5% ซึ่งให้แทนด้วย R) จะพบว่าการใชท้ ฤษฎขี องเทวนิ นิ ในการหาค่าความต้านทานและแรงดันไฟฟา้ เทียบเท่าเทวนิ ินของวงจรบริดจ์น้ีจะได้สมการท่งี ่ายและสนั้ ลงมากกว่าเดิม เมอื่ เทียบกับสมการ 7.10 และสมการ 7.11 R1= R B A R2 = R R3 = R C VTh R4 = R + r D ภาพที่ 112 วงจรวิทสโตนบรดิ จท์ ีม่ ีคา่ ความต้านทานตา่ งกนั เลก็ น้อย จากภาพท่ี 81 สมมุติให้บริดจ์อยู่ในสภาวะสมดุล หากพิจารณาท่ีจุด A ด้วยกฏของการแบ่งแรงดนั ไฟฟา้ จะพบวา่ จาก VA = V [ ]แทนค่า VA = V [ ] = V[ ] = (7.13) แรงดันไฟฟ้าทจี่ ุด C จะมคี า่ VC = V [ ]ดงั นนั้ VC = V[  ] (7.14)  ค่าแรงดันไฟฟ้าเทียบเท่าเทวินินทีจ่ ดุ A และ C จะหาไดจ้ าก VTh = VC - VA

(181) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครอ่ื งมอื วดั ไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ = V[   ] = V[  ] (7.15) ถ้าค่าของตัวต้านทาน R4 (R) แตกต่างจากตัวอื่นไม่เกิน 5% จะถือว่าค่า 2R ซ่ึงเป็นตัวหารในสมการ 7.15 มคี า่ นอ้ ยมากเมื่อเทยี บกับคา่ R จงึ สามารถตดั ทงิ้ ได้และไดส้ มการใหม่คือVTh  V [  ] (7.16)เม่ือลดั วงจรแหลง่ จา่ ยแรงดันไฟฟา้ เพ่อื หาค่าความตา้ นทานเทวินนิ จะได้วงจรดังภาพที่ 113 R1 = R R2 = RA R3 = R R4 = r C ภาพท่ี 113 วงจรบรดิ จเ์ พือ่ หาคา่ ความต้านทานเทวินินจาก RTh = [ ]แทนค่า RTh = + (7.17) (7.18) เมื่อ R มีคา่ นอ้ ยมาก ๆ เม่ือเทียบกับ R จงึ สามารถตัดออกจากสมการได้ เปน็RTh = +หรือ RTh  Rดังนน้ั จึงสามารถเขยี นวงจรเทียบเท่าเทวินนิ ใหม่ไดด้ งั ภาพที่ 114 RTh  R a VTh  V [ ] b ภาพที่ 114 วงจรเทียบเท่าเทวนิ ินของวิทสโตนบริดจ์

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่อื งมอื วัดไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (182)ตัวอยา่ งท่ี 37. จงหาคา่ กระแสไฟฟ้าท่ไี หลผ่านกัลวาโนมิเตอร์ (Ig) ซ่ึงมีค่าความต้านทาน (Rg) 150  และวงจรบรดิ จ์อย่ใู นสภาวะไม่สมดุล R1= 600  B R2 = 600  12 V AG C R3 = 600  R4 = 630  Dวธิ ที า เม่ือพิจารณาวงจรในตัวอย่างที่ 33 พบว่า ตัวต้านทาน R1 – R3 มีค่ากัน ส่วน R4 มีค่ามากกว่าเท่ากับ   × 100 % = 5 % ซึ่งถือว่ามีค่าความต้านทานต่างกันเพียงเล็กน้อย จึงสามารถใช้ สมการ 7.16 ในการแกป้ ัญหานไ้ี ด้ VTh = V[ ] = 12 V ×    VTh = 0.15 Vจากสมการ 7.18 RTh  R  RTh = 600  ดังนน้ั จึงคา่ กระแสไฟฟา้ ที่ไหลผา่ นกัลวาโนมิเตอร์จงึ หาไดต้ ามสมการ 7.12 Ig = =  = 200 µAค่ากระแสไฟฟา้ ท่ไี หลผ่านกลั ป์วาโนมิเตอร์มคี ่าเท่ากับ 200 µA ตอบเคลวนิ บริดจ์ ในการนาวงจรวิทสโตนบริดจ์ไปใช้วัดความต้านทานท่ีมีค่าต่า (ประมาณ 0.1 µ ถึง 100 ) จะทาให้การวัดค่ามีความคลาดเคลื่อนจากค่าท่ีแท้จริงได้ เนื่องจากภายในสายไฟและขั้วต่อสายน้ันจะมีค่าความต้านทานอยู่จานวนหนึ่ง ทาให้อัตราส่วนของค่าความต้านทานที่ทาให้วงจรบริดจ์สมดุลนั้นรวมเอาค่าความต้านทานของสายไฟและข้วั ต่อสาย (RIc) เข้าไปดว้ ย

(183) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เคร่ืองมือวัดไฟฟ้าและอิเล็กทรอนกิ ส์ดังน้ัน วิธีการลดผลกระทบจากค่าความต้านทานนี้ ทาได้โดยการนาตัวต้านทาน 2 ตัวที่มีค่าความต้านทานเป็นอัตราส่วนกัน ( ) ต่อเพ่ิมเข้าไปในวงจร (ภาพท่ี 115) และเรียกวงจรบริดจฺใหม่นี้ว่าเคลวินบริดจ์ (Kelvin bridge) ซึง่ สามารถใหค้ ่าความถูกต้องในการวัดได้ถึง ± 2% และสามารถวัดค่าความตา้ นทานไดต้ า่ ถงึ 0.1 μΩ ได้จากภาพที่ 84 เม่อื บริดจ์อยู่ในสภาวะทส่ี มดลุ จะพบว่าอตั ราส่วนความตา้ นทานของวงจร คือ= (7.19)เมื่อพจิ ารณาทีจ่ ุด A ด้วยกฎการแบ่งแรงดนั ไฟฟา้ จะพบวา่VA = V [ ] (7.20) R1 R2V Ra A GC RIc Rb R3 R4 ภาพที่ 115 วงจรเคลวินบริดจ์ ส่วนแรงดนั ไฟฟา้ ทจี่ ดุ C จะเกดิ จากผลรวมของแรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อม R4 และ Rb สามารถเขียนเปน็ สมการได้ดงั นี้VC = V[ ] (7.21)เมอ่ื วงจรบริดจ์อยู่ในสภาวะสมดลุ จะทาให้แรงดนั ไฟฟ้า VA = VB ดังน้นั[ ]= [ ] (7.22)เมอ่ื แก้สมการ 7.22 เพ่ือหาค่า RX จะพบวา่R4 = [ ( )] (7.23) = จงึ ได้สมการใหม่เปน็เม่อื วงจรบรดิ จ์อยู่ในสภาวะสมดุล จะทาให้อัตราสว่ นของR4 = (7.24)

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่อื งมือวัดไฟฟา้ และอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (184) หรอื = (7.25) =ตัวอยา่ งท่ี 38. จากภาพที่ 115 จงหาค่า R4 เม่ือกาหนดให้อัตราส่วนความต้านทาน = , R1 = 5และ R2 = 10  ตอบวธิ ีทา จากสมการ 7.24 ==  ดังนน้ั R4 = R2 = 0.01 การประยกุ ต์ใช้งานวงจรบรดิ จ์ จากการศึกษาที่ผ่านมา จะพบว่าคุณสมบัติของวงจรบริดจ์นั้นสามารถตรวจวัดค่าความต้านทานท่ีแตกต่างกันเพยี งเลก็ นอ้ ยในวงจรได้เป็นอย่างดี และในขณะท่ีวงจรอยู่ในสภาวะท่ีไม่สมดุลจะมีกระแสไฟฟ้าไหลระหว่างจุด A และ C และเมื่อวงจรกลับเข้าสู่สภาวะสมดุลจะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล จึงได้รับความนิยมใช้ในงานควบคุมด้านอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น ใช้ร่วมกับเซนเซอร์ตรวจวัดอุณหภูมิแบบเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทาน (Resistance Detector ; RTD) เพื่อควบคมุ อุณหภูมิของหมอ้ น่ึง เป็นตน้ เซนเซอร์ วงจรบริดจ์ วงจรขยาย วงจรควบคุม การทางาน ภาพท่ี 116 ตัวอยา่ งแผนภาพการทางานของระบบควบคุมด้วยวงจรบริดจ์ R1 B Control signal VA R2 C R3 RSensor ระบบควบคมุ การทางาน D ภาพท่ี 117 วงจรบรดิ จท์ ่ตี ่อรว่ มกับเซนเซอร์

(185) เอกสารประกอบการสอน วิชา เครือ่ งมือวัดไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์จากภาพที่ 117 เซนเซอรท์ ่ีนามาใช้งานต้องมีคณุ สมบัติเฉพาะในการเปลีย่ นแปลงค่าความต้านทานต่อค่าพารามิเตอร์ทางกายภาพ ยกตัวอย่างเช่น อาร์ทีดี เป็นเซนเซอร์ตรวจวัดอุณหภูมิที่ค่าความต้านทานภายในเปล่ียนแปลงไปตามค่าของอุณหภูมิ เป็นต้น ในกรณีท่ีความต้านทานของ RSensor ทาให้วงจรอยู่ในสภาวะสมดุล ค่าแรงดันของสัญญาณควบคุม (Control signal) จะมีค่าเท่ากับ ศูนย์โวลท์ แต่ถ้าค่าความตา้ นทานของ RSensor เปลยี่ นแปลงไปก็จะทาให้วงจรบริดจ์เข้าสู่สภาวะไม่สมดุลและเกิดสัญญาณควบคุมค่าหนึง่ ออกมาจากวงจร สัญญาณควบคุมนจี้ ะถกู ขยายขนาดเพอื่ ใชค้ วบคมุ ใหร้ ะบบควบคุมการทางานสามารถทางานไดต้ ามเงอื่ นไขทีก่ าหนดไว้ การจัดวงจรบรดิ จ์ลกั ษณะน้ี ถา้ R1 ถึง R3 มีค่าความต้านทานเทา่ กัน และ RSensor มีค่าแตกต่างจากตัวต้านทานท้ัง 3 ตัวไม่เกิน 5 % ก็จะทาให้เกิดสัญญาณควบคุมท่ีมีค่าเปล่ียนแปลงไม่เกิน 5% ของความต้านทานท่ีเหลือ ก็จะสามารถใช้สมการ 7.16 ประกอบการพิจารณาหาค่าแรงดันไฟฟ้าควบคุม (VCS) ได้ดงั น้ี VCS = VTh = V [  ] (7.26)แตใ่ นการณที ี่ RSensor มีคา่ แตกต่างจากตวั ต้านทาน R1 ถึง R3 เกิน 5 % การหาค่าแรงดันไฟฟา้ควบคมุ (VCs) จะตอ้ งใชส้ มการ 7.10 นนั่ คือ VCS = VA - VC = V[ ]-V[ ] (7.27)ตวั อยา่ งที่ 39. วงจรบริดจ์ท่ีออกแบบเพ่ือใช้งานกับเซนเซอร์ควบคุมอุณหภูมิ RSensor ท่ีมีคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงคา่ ความตา้ นทานไปตามอณุ หภูมิ ซึ่งแสดงความสัมพนั ธ์ไว้ดงั กราฟ จงคานวณ 1) อุณหภูมิท่ีทาให้วงจรบริดจส์ มดลุ 2) ขนาดของแรงดันควบคุมท่อี ณุ หภมู ิ 100 องศาเซลเซียส RSensor R3 = 3k R1 = 3k +_ 6VHeater R2 = 3k VAC Solidstate Amplfier Relay

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่อื งมือวดั ไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (186)5 RSensor (k)4321 0 20 อณุ 4ห0ภูมิ (๐6C0) 80 1001) อณุ หภมู ทิ ่ีทาให้วงจรบรดิ จส์ มดุลวธิ ีทา ทาไดโ้ ดยการหาค่าความต้านทานทที่ าให้วงจรบรดิ จ์สมดุล โดยใช้สมการที่ 7.24 RSensor =RSensor = = 3k เม่ือนาค่า RSensor ท่ีคานวณได้ไปเทียบกราฟ จะพบว่าวงจรบริดจ์จะอยู่ในสภาวะสมดุลท่ีอุณหภูมิ60 องศาเซลเซียส ตอบ2) ขนาดของแรงดันควบคมุ ท่อี ุณหภมู ิ 100 องศา วิธที า นาค่าความตา้ นทานท่ีอณุ หภูมิ 100 องศาเซลเซียสไปเทียบกราฟ จะได้คา่ ความต้านทาน RSensor =5k  จงึ นาไปคานวณหาค่าแรงดันควบคมุ ไดจ้ ากสมการที่ 7.27 VTh = V [ ] [ ] [ ] = 6V [ ] = 3 – 3.75 ค่าแรงดนั = 3 โวลต์ ตอบควบคมุ ที่คานวณไดค้ ือ 3 โวลต์วงจรบริดจไ์ ฟฟ้ากระแสสลบั วงจรพื้นฐานของบริดจ์ไฟฟ้ากระแสสลับมีหลักการทางานเช่นเดียวกับวงจรวิทสโตนบริดจ์(Wheastone bridge) แต่ประกอบด้วยแขนอิมพีแดนซ์ (Impedance) 4 แขน ใช้แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า

(187) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เคร่ืองมอื วดั ไฟฟา้ และอิเล็กทรอนกิ ส์กระแสสลับและใช้เครื่องวดั ไฟฟ้ากระแสสลับ (ภาพท่ี 118) โดยมีจุดมุ่งหมายในการวัดค่าอิมพีแดนซ์ ความเหนี่ยวนา (Inductance) และค่าความเกบ็ ประจุ (Capacitance) ในวงจรไฟฟา้ กระแสสลบั AsoCurce I1 B Z1 I2 A Z2 Z3 GC Z4 D ภาพท่ี 118 วงจรบรดิ จ์ไฟฟ้ากระแสสลับเมื่อวงจรบริดจ์อยใู่ นสภาวะสมดุลจะทาใหเ้ ครื่องวดั ค่ากระแสไฟฟ้ากระแสสลับแสดงค่าเท่ากับศูนย์ซึ่งแสดงว่าค่าแรงดันไฟฟ้าท่ีจุด A เม่ือเทียบกับจุด B นั้นไม่มีความแตกต่างกัน จึงสามารถเขียนสมการแรงดันไฟฟ้าตกครอ่ ม Z1 และ Z2 ไดด้ งั น้ี (7.28) I1 Z1 = I2 Z2 (7.29) และสมการแรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อม Z3 และ Z4 คอื I1 Z3 = I2 Z4 หารสมการที่ 7.28 ดว้ ยสมการ 7.29 จะได้ = (7.30)หรือ Z1 Z3 = Z2 Z4 (7.31)โดยสมการที่ 7.30 และ 7.31 จะใช้เป็นสมการของวงจรบริดจ์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบท่ัวไปและใช้กับวงจรบริดจส์ มดลุ ซ่ึงแขนของวงจรบริดจ์น้ันอาจจะประกอบด้วยค่าความต้านทานหรือค่าคาปาซิแเตนซ์หรอื ค่าความเหนี่ยวนา หรือทงั้ หมดรวมกนั ก็ได้ แมกซเ์ วลบรดิ จ์ (Maxwell’s bridge) แมกซ์เวลบริดจส์ ามารถใช้วัดค่าความเหน่ียวนา (Inductance) ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ โดยการวดั เปรียบเทยี บกับคา่ ตวั เหน่ียวนามาตรฐานหรอื ตัวเก็บประจุมาตรฐาน

เอกสารประกอบการสอน วิชา เครอ่ื งมือวัดไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (188) R1 C1 R3AsoCurce  R2 G LX RX ภาพที่ 119 วงจรแมกซ์เวลบรดิ จ์เมอื่ วงจรบริดจ์อยู่ในสภาวะสมดลุ จะสามารถเปรียบเทียบกับวงจรในภาพท่ี 119 ไดด้ ังนี้ Z1 = Z2 = R2 Z3 = R3 Z4 = Rx + JX1แทนคา่ Z1 – Z4 ลงในสมการที่ 7.31 จะได้สมการดังน้ี (Rx + JX1) = R2 R3 (7.32) Rx + JX1 = + J R2R3C1 (7.33)จากสมการที่ 7.33 เมอื่ แยกจานวนจรงิ และจานวนจินตภาพออกจากกนั จะได้ว่าRx = J R2R3C1 (7.34)J LX = R2R3C1 (7.35)LX = (7.36)

(189) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครื่องมอื วดั ไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ตวั อย่างท่ี 40. วงจรแมกซ์เวลบริดจ์มีค่าคงที่ในสภาวะสมดุลดังน้ี คือ C1 = 0.01 µF, R1 = 470k R2 = 5.1k, R3 = 100k จงหาคา่ RX และ LX ในวงจร R1 C1 R3sAoCurce  R2 G LX RXวิธีทา ตอบ ใชส้ มการท่ี 7.34 และ 7.36 ในการหาค่า RX และ LX ตอบ จาก Rx = =    Rx = 1.09 k จาก LX = R2R3C1 = 0.01µF × 5.1k × 100 k  LX = 5.1 Hการประยุกตใ์ ช้งานวงจรบริดจ์ไฟฟ้ากระแสสลบั วงจรบริดจ์ไฟฟ้ากระแสสลับนิยมนาไปใช้งานกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน เช่น วงจรขยายสัญญาณความถ่ี วงจรกรองสัญญาณวงจรเลื่อนเฟส และใช้ในเคร่ืองมือส่ือสารต่าง ๆ เช่น เครื่องวัดความถี่ของสัญญาณเสยี ง เป็นตน้สรปุ สาระสาคัญ วงจรบริดจ์ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นวงจรท่ีมีความถูกต้องในการวัดสูงและนิยมใช้ในการวัดค่าความต้านทานที่มีการเปล่ียนแปลงเพียงเล็กน้อย ซึ่งนาไปประยุกต์เป็นวงจรวิทสโตนบริดจ์ (Wheatstonebridge) ที่มคี วามสามารถในการวดั ค่าความต้านทานทีเ่ ปลีย่ นแปลงน้อยกว่า 5 % ได้เป็นอย่างดี โ ด ย ใ ช้หลัก ความสมดุลของบริดจ์ โดยเม่ือค่าความต้านทานของท้ังสองแขนมีอัตราส่วนท่ีเท่ากันจะทาให้แรงดนั ไฟฟา้ ทจ่ี ุดกง่ึ กลางท้งั สองแขนเท่ากันดว้ ย จงึ ไมม่ ีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านกลั วาโนมิเตอร์

เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครอื่ งมอื วัดไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (190) วงจรบริดจ์ไฟฟ้ากระแสสลับน้ันใช้หลักการของวิทสโตนบริดจ์แต่มีความซับซ้อนในการคานวณมากกว่า เนื่องจากประกอบด้วยจานวนจรงิ และจานวนจนิ ตภาพ (J) ของค่าอิมพีแดนซ์เข้ามาเกี่ยวข้อง นิยมใช้ในการวดั คา่ ความต้านทาน คา่ ความเหนี่ยวนา (Inductance) และค่าความเก็บประจุ (Capacitance) ในวงจรไฟฟา้ กระแสสลบั

แบบฝกึ หัดทา้ ยบท1. จงอธบิ ายการทางานของวงจรวทิ สโตนบริดจ์2. เหตใุ ดเมื่อวงจรวิทสโตนบรดิ จ์เขา้ สสู่ ภาวะสมดุลจึงไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านกัลวาโนมเิ ตอร์3. จงอธบิ ายการทางานของวงจรเคลวินบริดจ์4. จงอธบิ ายความแตกต่างของเคลวนิ บริดจ์และวทิ สโตนบรดิ จ์5. จงอธิบายการเกดิ คา่ แรงดนั ไฟฟา้ บนกัลวานอมิเตอร์6. จงอธิบายการเกิดความสมดุลของวงจรบรดิ จ์7. จงหาค่า R4 ของวงจร เมือ่ กาหนดให้ R1 = 500 , R2 = 5.1 k และ R3 = 2 k R1 R2V AG C R3 R4 D8. วงจรวทิ สโตนบริดจ์มีคา่ ความต้านทานดงั ภาพ มแี หล่งจ่ายแรงดนั ไฟฟ้า 25 โวลท์ กัลวาโนมเิ ตอร์มีความตา้ นทานภายใน 150  จงคานวณหาค่ากระแสไฟฟา้ ที่ไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์R1= 10k B R2 = 17kAG CR3 = 2k R4 = 2k D

เอกสารประกอบการสอน วชิ า เคร่ืองมือวัดไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนิกส์ (192)9. จงหาคา่ กระแสไฟฟา้ ที่ไหลผา่ นกัลวาโนมเิ ตอร์ (Ig) ซึง่ มีคา่ ความต้านทาน (Rg) 250  และวงจรบรดิ จ์อยู่ในสภาวะไม่สมดุล R1= 900  B R2 = 900  12 V A G C R3 = 900  R4 = 1,200  D10. จงหาคา่ RX และ LX ของวงจร เมอ่ื กาหนดให้ R1 = 50 k, R2 = 25.1 k, R3 = 2 k และC1 = 0.01 µF R1 C1 R3sAoCurce  R2 G LX RX11. จงยกตวั อยา่ งการนาวงจรบริดจไ์ ฟฟ้ากระแสตรงไปใชง้ านในดา้ นอตุ สาหกรรม12. จงยกตวั อยา่ งการนาวงจรบริดจไ์ ฟฟา้ กระสลบั ไปใชง้ านในดา้ นอตุ สาหกรรม

เอกสารอ้างองิธรี วฒั น์ ประกอบผล. (2549). ดิจติ อลอเิ ล็กทรอนิกส์. กรุงเทพฯ : สานกั พิมพ์ทอ้ ป.ประยูร เชี่ยววัฒนา. (2535). เครื่องวัดและการวัดทางไฟฟ้า. กรุงเทพฯ : สมาคมส่งเสริม เทคโนโลยี (ไทย - ญ่ปี นุ่ ).พัน ธ์ ศั ก ดิ์ พุ ฒิ ม า นิ ต พ ง ศ์ . ( 2537) . เ ค รื่ อ ง มื อ วั ด ไ ฟ ฟ้ า แ ล ะ อิ เ ล็ ก ท ร อ นิ ก ส์ . ก รุ ง เ ท พ ฯ : ซีเอ็ดยเู คช่นั .มงคล ทองสงคราม. (2534). ทฤษฎเี ครื่องวัดไฟฟา้ . กรุงเทพฯ: รามาการพมิ พ์มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร. (ม.ป.ป.). เอกสารประกอบการสอนวิชา เคร่ืองมือวัด. กรุงเทพฯ: เอกสารอดั สาเนา.มาตรวิทยา. (2554). ค้นเมื่อวันที่ 16 มกราคม 2556. จาก http://www.nstda.or.th/nstda- knowledge/3070-metrologyวรี ะพันธ์ ติยัพเสน และ นภัทร วัจนเทพินทร์. (2546). ทฤษฎีเครื่องมือและการวัดทางไฟฟ้า. กรุงเทพฯ : สกายบุ๊กส์.ศกั รนิ ทร์ โสนันทะ. (2545). เครอื่ งมือวัดและการวัดทางไฟฟา้ . กรงุ เทพฯ : ซีเอด็ ยเู คช่ัน.สมนึก บุญพาไสว. (2550). การวดั และเคร่ืองมือวัด. กรงุ เทพฯ : สานกั พิมพท์ ้อป.เอก ไชยสวัสดิ.์ (2539). การวัดและเคร่ืองวัดไฟฟา้ . กรุงเทพฯ: รามาการพิมพ์Bakshi U.A. (2011). Electronic Instrumentation & Measurements. 2nd ed. Technical PublicationsDavid A. B. (2007). Electronic instrumentation and measurements. 2nd Edition. Prentice Oxford University Press, USALarry D. Jones And A. Foster Chin. (1995). Electronic instruments and measurement. 2nd ed. Singapore: Simon and Schuster Asia Pte.

แผนบรหิ ารการสอนประจาบทที่ 10 ออสซิลโลสโคปหัวข้อเนอ้ื หา 1. หลักการทางานของออสซิลโลสโคป 2. หลกั การใชง้ านอนาลอ็ กออสซลิ โลสโคป 3. หลกั การวัดสญั ญาณไฟฟา้ ดว้ ยอนาลอ็ กออสซิลโลสโคป 4. หลกั การใชง้ านดิจติ อลออสซิลโลสโคป 5. หลักการวดั สัญญาณไฟฟ้าด้วยดจิ ติ อลออสซลิ โลสโคป 6. สรปุ สาระสาคัญวตั ถปุ ระสงค์เชงิ พฤติกรรม เมือ่ ผเู้ รยี นศึกษาบทเรียนนแี้ ล้วสามารถ 1. อธบิ ายหลกั การทางานพนื้ ฐานของออสซิลโลสโคปได้ 2. อธบิ ายหลกั การใช้งานอนาล็อกออสซิลโลสโคปได้ 3. อธิบายหลกั การวัดสัญญาณไฟฟ้าดว้ ยอนาล็อกออสซลิ โลสโคปได้ 4. อธบิ ายหลักการใช้งานดิจติ อลออสซลิ โลสโคปได้ 5. อธิบายหลักการวดั สัญญาณไฟฟ้าดว้ ยดิจติ อลออสซลิ โลสโคปได้วิธสี อนและกจิ กรรมการเรยี นการสอน 1. วิธสี อน 1.1 วิธีสอนแบบบรรยาย เริ่มจากการอธิบายถึงหลักการทางานพื้นฐานของ หลักการใช้งานอนาล็อกออสซิลโลสโคป หลักการวัดสัญญาณไฟฟ้าด้วยอนาล็อกออสซิลโลสโคป หลักการใช้งานดิจิตอลออสซิลโลสโคป หลักการวดั สัญญาณไฟฟา้ ด้วยดิจิตอลออสซิลโลสโคป ระหว่างการบรรยายมีการตั้งคาถามตอบคาถามระหว่างผู้สอนและผู้เรยี น สดุ ทา้ ยอภปิ รายและสรปุ ประเดน็ สาคัญทเ่ี กยี่ วกับออสซลิ โลสโคป 2. กจิ กรรมการเรยี นการสอน 2.1 แสดงตัวอย่าง การใช้งานออสซิลโลสโคปท้ังในงานด้านวิทยาศาสตร์และด้านอุตสาหกรรม 2.2 อภิปราย เร่ือง การใช้งานออสซิลโลสโคปทั้งในงานด้านวิทยาศาสตร์และด้านอตุ สาหกรรม 2.3 ทาแบบฝึกหดั ท้ายบทที่ 10

(195) เอกสารประกอบการสอน วิชา เครือ่ งมือวดั ไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์สอ่ื การเรียนการสอน 1. เคร่อื งคอมพิวเตอร์ 2. เพาเวอร์พอยต์ พรีเซนเตชนั เร่ือง ออสซลิ โลสโคป 3. โปรเจคเตอร์การวัดผลและการประเมนิ ผล 1. สังเกตการตอบคาถามและต้งั คาถาม 2. สังเกตจากการอภปิ ราย ซักถาม และการแสดงความคดิ เห็น 3. วัดเจตคติจากการสงั เกตพฤติกรรมความกระตือรือรน้ ในการทากจิ กรรมและคณุ ภาพของงาน

บทที่ 10 ออสซลิ โลสโคปออสซลิ โลสโคป ออสซิลโลสโคปเป็นเคร่ืองมือวัดท่ีมี่ความสาคัญมากชนิดหนึ่ง เนื่องจากสามารถแสดงลักษณะ(Shape) ขนาด (Amplitude) คาบเวลา (Period) และความถี่ (Frequency) ของรูปคลื่นสัญญาณ รวมท้ังยังสามารถแสดงความสัมพันธร์ ะหวา่ งเฟสของสญั ญาณท่ีตอ้ งการตรวจวัดได้ ปัจจุบันออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมือวัดชนิดท่ีได้รับความนิยมใช้งานอย่างกว้างขวางและถูกผลิตขึ้นเพ่ือรองรับงานในหลายชนิด บางชนิดเหมาะสมสาหรับงานวัดโดยท่ัวไป ซ่ึงอาจใช้กับช่วงความถี่ตั้งแต่100 Hz ถึง 500 KHz หรือตั้งแต่ DC ถึง 50 MHz และสามารถแสดงรูปสัญญาณเดียว หรือหลายๆรูปสญั ญาณบนจอเดยี วกนั บางชนดิ ก็ผลติ ข้นึ สาหรบั งานเฉพาะดา้ น เชน่ งานวัดความถีส่ ูงพิเศษ เปน็ ตน้ ในปัจจุบันออสซิลโลสโคปถูกพัฒนาไปอย่างต่อเน่ืองจึงแบ่งออสซิลโลสโคปออกได้ 2 ประเภท คือแอนะล็อกออสซิลโลสโคปและดจิ ิทลั ออสซลิ โลสโคป ซึ่งจะกล่าวถึงในหวั ขอ้ ถัดไปหลกั การทางานของออสซิลโลสโคป ออสซิลโลสโคปใช้ระบบการบ่ายเบนทางไฟฟ้าสถิต (Electrostatic deflection) บังคับให้ลาอิเล็กตรอนท่ีกาเนิดข้ึนภายในหลอดภาพรังสีแคโทด (Cathode ray tube ; CRT) เกิดการบ่ายเบนไปตกกระทบกับจอภาพซึ่งฉาบไว้ด้วยสารฟอสฟอรัส เม่ือสารฟอสฟอรัสถูกลาอิเล็กตรอนตกกระทบก็จะเกิดการเรอื งแสงข้ึนเปน็ ภาพบนจอได้ จากภาพที่ 120 จะพบวา่ ออสซิลโลสโคปประกอบดว้ ยสว่ นสาคญั 3 ส่วน คอื 1. หลอดภาพรงั สคี าโทด มีส่วนประกอบทส่ี าคัญ คือ 1.1 ชดุ ปนื อเิ ลก็ ตรอน (Electron gun) 1.2 ชุดแผ่นเพลตบา่ ยเบน (Deflection plate assembly) 1.3 จอภาพเรืองแสง (Fluorescent screen) 2. ชุดควบคุมสญั ญาณทางแนวตั้ง 3. ชดุ ควบคมุ สญั ญาณทางแนวนอน

(197) เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่ืองมือวดั ไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนิกส์ Time/Div. X-Pos. ระบบควบคมุ สัญญาณแนวนอน Trigger Time base Cathode Y-plates AC Anode X-platesInput GND ลาอิเล็กตรอน Y-Amplifier DC จอภาพ Volts/Div. Y-Pos. หลอดภาพรงั สีคาโทด ระบบควบคมุ สญั ญาณแนวตงั้ ภาพท่ี 120 แผนภาพไดอะแกรมของออสซิลโลสโคป หลอดภาพรงั สคี าโทด หลอดภาพรังสีคาโทด หรือมักนิยมเรียกว่า หลอดภาพ CRT ทาหน้าท่ีแสดงผลรูปคล่ืนจากการวัดของออสซิลโลสโคป ซึ่งเกิดจากความสัมพันธ์ระหว่างสัญญาณควบคุมจากระบบเบี่ยงเบนแนวตั้งและสญั ญาณกวาดภาพจากระบบควบคมุ สัญญาณแนวนอน ภายในชุดหลอด CRT มีส่วนประกอบทีส่ าคัญ คือ 1) ชุดปืนอิเล็กตรอน (Electron gun) 2) ชดุ แผ่นเพลตบ่ายเบน (Deflection plate assembly) 3) จอภาพเรืองแสง (Fluorescent screen) ชดุ ปนื อเิ ล็กตรอน โดยปกติจะทางานรว่ มกบั ชุดแผน่ เพลตบา่ ยเบน แตส่ ามารถพจิ ารณาอธบิ ายหลกั การทางานเฉพาะชุดปืนอิเลก็ ตรอนเพยี งอย่างเดยี วได้ดังนี้ ลาอิเล็กตรอน Pre-accelerating anode Focusing anode Accelerating anodeCathodeControl grid Screen Focus High voltage ภาพที่ 121 ชดุ ปืนอิเล็กตรอน

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่อื งมือวัดไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (198) จากภาพท่ี 121 ที่ขั้วคาโทดจะมีลักษณะเป็นหลอดไส้ทังสเตนเมื่อได้รับความร้อนจะปลดปล่อย อเิ ล็กตรอนออกมาผ่านรูเลก็ ๆ ที่ Control grid ลาอิเลก็ ตรอนจะถกู ขัว้ แอโนดซ่ึงต่ออยู่กับข้ัวบวกของไฟฟ้า แรงดันสูง (มากกว่า 12 kV) ดึงให้ผ่านเข้ามาท่ี Pre-accelerating anode ซึ่งจะทาหน้าท่ีบังคับลา อิเล็กตรอนไม่ให้กระจายตัวออกไปมากและยังช่วยเร่งความเร็วการเคล่ือนที่ของลาอิเล็กตรอนให้เร็วขึ้น ผ่านเข้าไปยัง Focusing anode ซ่ึงทาหน้าท่ีรวมลาอิเล็กตรอนให้มีขนาดที่เหมาะสม (ปรับโฟกัส) และ Accelerating anode จะเร่งความเร็วของลาอิเล็กตรอนให้เคลื่อนท่ีผ่านเพลตควบคุมการบ่ายเบนแนวตั้ง และแนวนอนแลว้ จึงพุ่งเขา้ ชนจอภาพเรอื งแสง ซง่ึ จะปรากฏเป็นจดุ เรืองแสงข้ึนท่ีจอภาพเรอื งแสง เนื่องจาก อิเล็กตรอนถ่ายเทพลังงานให้สารฟอสเฟอร์ (Phospher) ท่ีฉาบบนจอภาพเรืองแสง โดยจุดเรืองแสงน้ีจะ เคลอื่ นท่ไี ปตามการควบคุมการบา่ ยเบนทางแนวต้งั และแนวนอนเกดิ เปน็ รปู คลน่ื ของสัญญาณไฟฟ้าได้ ชุดแผน่ เพลตบ่ายเบน ในขณะที่ลาอิเล็กตรอนเคล่ือนที่ผ่านแอโนด (Anode) นั้น ก่อนไปตกกระทบจอภาพจะเคล่ือนที่ ผา่ นชุดควบคมุ การบา่ ยเบนแนวตั้ง (Vertical deflection plate) และชดุ ควบคุมการบ่ายเบนทางแนวนอน (Horizontal deflection plate) ซงึ่ มลี กั ษณะเปน็ แผน่ โลหะ (เพลต) ซง่ึ วางอยู่ในแนวตั้งและแนวนอน โดย เพลตท้ังสองจะมไี ฟฟา้ แรงดนั สูงป้อนให้ตลอดเวลาซ่ึงจะทาให้เกิดสนามไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างเพลตทั้งสองคู่ ดังน้ันลาอิเล็กตรอนจะถูกบ่ายเบนได้โดยใช้หลักการของการเบี่ยงเบนทางไฟฟ้าสถิต ซ่ึงจะทาให้ลา อิเล็กตรอนเกิดการบ่ายเบนท้ังทางแนวต้ังและแนวนอนอย่างเป็นอิสระต่อกัน จึงทาให้สามารถควบคุมลา อเิ ลก็ ตรอนให้บา่ ยเบนไปยงั ตาแหนง่ ตา่ ง ๆ บนจอภาพเรอื งแสงได้ (ก) (ข) (ค)ภาพที่ 122 (ก) ลาอิเล็กตรอนท่ไี ม่ไดเ้ คล่ือนท่ีผา่ นชดุ เบยี่ งเบนทางแนวต้ังและแนวนอน จะเกิดภาพเป็นจุด บนจอภาพ (ข) ลาอิเล็กตรอนท่ีผ่านเฉพาะชุดเบี่ยงเบนทางแนวนอน (ค) ลาอิเล็กตรอนที่ เคล่ือนทผี่ า่ นชุดเบย่ี งเบนทางแนวตั้งและแนวนอน จอภาพเรอื งแสง จะอยูด่ ้านหนา้ สดุ ของหลอด CRT โดยฉาบไวด้ ้วยสารเรืองแสงจาพวกฟอสเฟอร์ เมื่อลาอิเล็กตรอน ที่มีเคล่ือนท่ีด้วยความเร็วและมีพลังงานสูงวิ่งชนจอภาพ อิเล็กตรอนจะถ่ายเทพลังงานส่วนเกินให้สาร ฟอสเฟอร์และเกิดการเรืองแสงข้ึนบนจอภาพเกิดเปน็ รปู คล่ืนสัญญาณได้

(199) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เคร่ืองมอื วัดไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนิกส์ คุณสมบัติของสารในการเรืองแสงเม่ือได้รับการกระตุ้น (ชน) โดยลาอิเล็กตรอนจะเรียกว่า ฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescence) ซึง่ สารเรืองแสงจะมีความสามารถในการเรืองแสงได้อย่างต่อเนื่องแม้ว่าจะไม่ถูกชนโดยลาอเิ ล็กตรอนแลว้ ก็ตาม ทาให้สารนี้ถูกเรียกว่า \"ฟอสเฟอเรสเซนซ์\" (Phospherescence) และช่วงระยะเวลาการเรอื งแสงท่ีเกดิ ข้นึ อย่างต่อเน่อื งจะเรียกวา่ ความคงสว่าง (Persistence) ของสารเรอื งแสง ระบบควบคุมการเบ่ยี งเบนทางแนวต้ัง ระบบควบคุมการเบ่ียงเบนทางแนวต้ังจะทาการควบคุมให้ลาอิเล็กตรอนเคล่ือนที่ไปตามเง่ือนไขท่ีกาหนดไว้ คอื ขนาดของสัญญาณ (Amplitude) ช่วงกวา้ งของการใช้งาน (Band width) ซ่ึงจะทาให้เกิดรูปคลื่นสัญญาณขน้ึ ท่ีจอภาพได้ เม่ือสัญญาณไฟฟ้าถูกป้อนเข้าที่ขั้วอินพุท (Input) จะถูกส่งต่อไปยังวงจรลดทอนสัญญาณ(Attenuator network) เพ่ือปรบั ขนาดของสัญญาณให้มีขนาดตามความตอ้ งการของผู้ใช้งาน จากนั้นจะส่งต่อไปยังวงจรขยายทางแนวต้ัง (vertical amplifier) เพื่อขยายสัญญาณให้มีขนาดใหญ่ข้ึนเพ่ือใช้สาหรับควบคุมการบ่ายเบนของลาอิเล็กตรอนได้ จากนั้นจึงป้อนสัญญาณไฟฟ้าเข้าสู่แผ่นเบี่ยงเบนทางแนวต้ัง เพ่ือสร้างสนามไฟฟา้ ไปเบ่ียงเบนลาอิเล็กตรอนในแนวต้ังต่อไป ส่วนวงจรหน่วงเวลาจะทาหน้าท่ีหน่วงเวลาของสญั ญาณทางแนวต้ังใหเ้ กดิ ขึ้นภายหลังการเกิดสัญญาณควบคุมทางแนวนอน เพ่ือให้การเกิดสัญญาณภาพมีความสัมพนั ธก์ ันทางเวลา AC วงจรลดทอน วงจรขยาย วงจรหนว่ งInput GND สัญญาณ ทางแนวต้งั เวลา DC Volts/Div. Y-Pos.ภาพท่ี 123 แผนภาพไดอะแกรมของระบบเบี่ยงเบนทางแนวตัง้ ระบบควบคุมการเบย่ี งเบนทางแนวนอน ระบบควบคุมการเบี่ยงเบนทางแนวนอนจะทาการควบคุมให้ลาอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปตามเงื่อนไขท่ีกาหนดไว้ คือ คาบเวลาของสัญญาณ (Period) และทางานประสานไปพร้อมกับระบบควบคุมการเบยี่ งเบนทางแนวต้ัง ซงึ่ จะทาใหเ้ กิดรปู คลืน่ สญั ญาณขนึ้ ทจ่ี อภาพได้ ส่วนควบคุมสัญญาณทางแนวนอนมีวงจรที่สาคัญคือ วงจรทริกเกอร์ (Trigger) และวงจรกาเนิดความถ่ีทางเวลา (Time base generator) โดยวงจรทริกเกอร์ทาหน้าท่ีแปลงสัญญาณอินพุท (Input) จากสวิทช์เลือกสัญญาณอินพุทจากสวิทช์เลือกแหล่งกาเนิดสัญญาณทริกเกอร์ (ภาพที่ 125) ของระบบควบคุมการเบี่ยงเบนทางแนวนอนและเปล่ียนให้เป็นสัญญาณรูปสี่เหล่ียม (Square wave) เรียกว่า ทริกเกอร์พัลส์

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่อื งมือวดั ไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนิกส์ (200)(Trigger pulse) เพ่ือใช้กาเนิดสัญญาณกวาดภาพทางแนวนอน ส่วนวงจรกาเนิดความถ่ีทางเวลาจะกาเนิดสัญญาณรูปฟันเลื่อย (Saw-tooth wave) ขึ้นและสัญญาณนี้จะถูกส่งไปยังวงจรขยายทางแนวนอน(Horizontal amplifier) ขยายให้มีขนาด (Amplitude) ใหญ่ขึ้นเพ่ือให้สามารถเบ่ียงเบนลาอิเล็กตรอนได้ก่อนท่ีจะป้อนไปยังแผ่นเบ่ียงเบนทางแนวนอน เพื่อทาให้ลาอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนหรือกวาดในแนวนอน ถ้าความถ่ีของสัญญาณรูปฟันเลื่อยไม่สัมพันธ์กับสัญญาณอินพุท ซ่ึงถูกป้อนเข้าที่ข้ัวอินพุทแล้วจะทาให้รูปคลนื่ สญั ญาณบนจอภาพดไู ม่ซอ้ นทับกันและไม่นง่ิ Time/Div. X-Pos. Trigger Time base วงจรขยายgenerator generator ทางแนวตัง้ภาพที่ 124 แผนภาพไดอะแกรมของระบบเบ่ยี งเบนทางแนวตั้ง Internal External Line Trigger generator ภาพท่ี 125 วงจรสวทิ ช์เลือกสัญญาณทริกเกอร์ การแสดงภาพบนออสซลิ โลสโคป ภาพบนจอภาพของออสซิลโลสโคปกาเนิดได้จากการทางานร่วมกันของสัญญาณภาพจากผ่านเบย่ี งเบนแนวตัง้ และสัญญาณกวาดภาพจากผ่านเบีย่ งเบนแนวนอนซึ่งทางานสัมพนั ธก์ นั ตัวอย่างการแสดงสัญญาณรูปคลื่นไซน์ (ภาพที่ 126) โดยกาหนดให้สัญญาณท่ีแผ่นเบี่ยงเบนท้ัง 2ชุด (แนวต้ังและแนวนอน) เกิดขึ้นในเวลาเดียวกัน เมื่อสัญญาณกวาดภาพ (สัญญาณทางแนวนอน) เริ่มปรากฏข้ึนจากด้านซ้ายไปด้านขวาของจอภาพลาอิเล็กตรอนจะถูกเบี่ยงเบนไปตามแนวนอน ส่วนสัญญาณเบ่ียงเบนแนวต้ังจะเร่ิมทางานพร้อมกันพร้อมทั้งเบี่ยงเบนให้ลาอิเล็กตรอนเกิดการเบี่ยงเบนไปตามขนาด(Amplitude) ของสัญญาณ เกิดเป็นสัญญาณบนจอภาพได้ การเกิดภาพขึ้นพร้อมกันในลักษณะน้ีเรียกว่าการเกิดภาพแบบซิงโครไนเซชน่ั (Synchronization)

(201) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครอื่ งมือวัดไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สัญญาณภาพบนจอ CRTสัญญาณภาพจากแผน่ เบี่ยงเบนแนวตง้ั เวลา สญั ญาณกวาดภาพจาก แผ่นเบยี่ งเบนแนวนอน. ภาพท่ี 126 ความสมั พนั ธ์ของการแสดงสัญญาณภาพบนจอออสซิลโลสโคปอนาลอ็ กออสซิลโลสโคป เปน็ ออสซิลโลสโคปแบบอเิ ล็กทรอนิกส์ที่พัฒนาขึ้นและได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายมานานกว่า20 ปี มีความสามารถวัดสัญญาณไฟฟ้าได้พร้อมกันอย่างน้อย 2 ช่องทาง (2 Input) ตอบสนองต่อความถ่ี(Frequency response) ที่ 20 MHz มีความไวในการวัดสัญญาณไฟฟ้า 1 mV/Division สามารถนาเข้าสัญญาณทริกเกอร์ได้ เป็นต้น สาหรับในบทเรียนนี้จะกล่าวถึงออสซิลโลสโคปแบบพ้ืนฐานซึ่งสามารถนาไปประยุกต์ใช้ได้กับออสซิลโลสโคปทุกรุ่นทุกแบบรวมทั้งออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัลด้วย เน่ืองจากออสซลิ โลสโคปทง้ั หมดมหี ลกั การปรับใช้งานที่มพี ืน้ ฐานเดียวกันส่วนประกอบพ้นื ฐานของออสซิลโลสโคป ออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกนั้นจะมีส่วนประกอบพ้ืนฐานและวิธีการใช้งานสาหรับแต่ละรุ่นไม่แตกต่างกนั มากนกั ส่วนประกอบพนื้ ฐานของออสซิลโลสโคปแสดงดงั ตารางท่ี 20 และ ภาพท่ี 127

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่อื งมือวัดไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนิกส์ (202)ตารางที่ 20 สว่ นประกอบพ้ืนฐานของออสซลิ โลสโคป สว่ นประกอบ หนา้ ท่ี1. Power on/off เปิด – ปิด ออสซลิ โลสโคป โดยใช้ LED บอกสภาวะการทางานของเครือ่ ง2. INTENS. ควบคมุ ความเขม้ แสง (Intensity ) ของสัญญาณบนหนา้ จอ3. FOCUS ปรบั ความชัดของเส้นแสงสญั ญาณบนหน้าจอ4. TR ปรับความเอียงของเสน้ (Trace rotation ) ของสญั ญาณบนหน้าจอ5. X – Y X – Y operation นาเข้าสัญญาณชอ่ งท่ี 1 เขา้ ทีแ่ กน X และนาเขา้ สญั ญาณช่องท่ี 2 ที่แกน Y เพ่ือแสดงความสัมพันธ์ของท้ังสองงสัญญาณ โดยปุ่มน้ีจะหยุดการทางานของวงจร6. X - Pos. กวาดภาพและสามารถปรับขนาดของสัญญาณไดด้ ้วยปมุ่ ลดทอนสัญญาณ (Volts/Div.)7. Hold off ปรับเลื่อนภาพรปู คลืน่ ในแนวนอน (แกน X)8. Trig. ควบคุมชว่ งเวลาการหยุดพกั การกวาดภาพ (Hold off time) ก่อนทีภ่ าพตอ่ ไปจะเรมิ่ ตน้9. TV Sep. LED แสดงสภาวะการตรวจพบสญั ญาณทริกเกอร์ (Trigger pluse) ควบคมุ ให้ออสซลิ โลสโคปทางานสัมพันธก์ ับโทรทัศน์ (TV Syncronization separator)10. Trig. OFF คือ ปิดการทางานAC – DC – HF – LF -  TV : H คือ ทางานสัมพนั ธก์ ับความถ่แี นวนอน (Horizontal frequency) TV : V คือ ทางานสัมพันธก์ ับความถีแ่ นวต้ัง (Vertical line frequency)11. + / - ปรบั เลอื กความถก่ี ารทางานใหส้ มั พนั ธ์กบั แหล่งกาเนดิ สญั ญาณทต่ี ้องการวัด AC : 10 Hz – 20 MHz12. Time / Div. DC : DC - 20 MHz13. Variable HF : 1.5 kHz - 40 MHz14. EXT. LF : DC – 1 kHz15. Trig. INP.  : สัญญาณอนิ พุทที่ไดจ้ าก Line16. AT/NORM. ปุ่มกาหนดจดุ เรม่ิ ตน้ ของสญั ญาณภาพ + คอื กาหนดใหส้ ญั ญาณทริกเกอรเ์ กดิ ขึ้นทข่ี อบขาขึ้นของสญั ญาณภาพ (Rising Edge) - คอื กาหนดใหส้ ญั ญาณทริกเกอรเ์ กดิ ขนึ้ ทีข่ อบขาลงของสัญญาณภาพ (Falling Edge) ปรับขนาดฐานเวลาของสัญญาณภาพต่อช่อง (Time / division) โดยปรับได้ต้ังแต่ 0.5 µS/cm. ถึง 0.2 S/cm. ปุ่มปรบั เทียบขนาดของฐานสญั ญาณเวลา (Time) ตอ่ ชอ่ งให้ตรงกบั ความเป็นจรงิ ปุ่มเลือกแหล่งกาเนดิ สญั ญาณทรกิ เกอร์ (External triggering) ของระบบเบย่ี งเบนแนวนอน ถ้า กดปุม่ จะเลือกใชส้ ญั ญาณทรกิ เกอรจ์ ากภายนอกออสซิลโลสโคป ถ้า ไมก่ ดปุ่ม จะเลอื กใช้สัญญาณทรกิ เกอรจ์ ากภายในออสซลิ โลสโคป ช่องรบั สัญญาณทริกเกอร์จากภายนอก (Trigger input) เมื่อกดปุ่ม (AT. : Attenuation) จะใช้สัญญาณทริกเกอร์จากภายในโดยอัตโนมัติ ทาให้ มองเห็นเส้นสญั ญาณภาพได้

(203) เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่ืองมอื วัดไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ตารางท่ี 20 (ตอ่ ) เมื่อไม่กดปุ่ม (NORM. : Normal) จะเลือกใช้สัญญาณทริกเกอร์จากภายนอก เพื่อทาให้ มองเห็นเส้นสญั ญาณภาพได้ สว่ นประกอบ17. Level หน้าท่ี18. X-Mag. × 10 ใช้ปรับระดับการทริกเกอร์ (ใช้ร่วมกับปุ่มหมายเลข 16) เพื่อให้ภาพรูปคลื่นหยุดน่ิงบน19. Calibrator 0.2 – 2V จอภาพ20. Component tester ขยายฐานเวลา (ขยายภาพทางแนวนอน) 10 เท่า โดยใช้ร่วมกับปุ่มหมายเลย 13 ด้วยการ21. Y – Pos.I (CH I) หมนุ ทวนเขม็ นาฬกิ าจนสดุ22. Invert (CH I) เปน็ Socket ทาหรับปรับเทยี บการทางานของโพรป23. CH.I ใชส้ าหรับตรวจสอบการทางานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์24. Ground (CH.I) เม่ือ กดปุ่ม วงจรตรวจสอบจะทางานของอุปกรณ์อิเลก็ ทรอนกิ ส์25. DC – AC – GD (CH.I) ปมุ่ ปรบั เล่ือนภาพรูปคล่ืนในแนวต้ัง (แกน Y) ของชอ่ งสัญญาณท่ี 1 ใช้แสดงภาพรปู คล่นื ของช่องสัญญาณท่ี 1 ในลักษณะ Invert26. Volts/Div. (CH.I)27. VAR. Gain (CH.I) ช่องรบั สญั ญาณอนิ พุทที่ 1 มคี ่าอนิ พุทอิมพแี ดนซ์ (Input impedance) 1 M // 30 pF28. CH I/II – Trig. I/II ข้ัวตอ่ กราวด์ สวทิ ช์เลอื กรูปแบบการวดั สัญญาณอนิ พุท โดยเลอื ก29. Dual DC สาหรบั วัดแรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงหรือสัญญาณไฟฟา้ กระแสสลับความถ่ตี ่า AC สาหรับวัดสญั ญาณรปู คลืน่ ทั่วไป แต่ไม่สามารถวดั แรงดันไฟฟา้ กระแสตรงได้30. ADD GD แสดงตาแหนง่ กราวด์ของรปู คลน่ื สัญญาณ (ใชเ้ พื่อหาตาแหน่งกราวด)์ ปุม่ ควบคุมการปรบั ขนาดการแสดงผลรูปคลนื่ สญั ญาณตอ่ ชอ่ ง (Volts/Division) ของช่องนา31. Volts/Div. (CH.II) สัญญาณเข้าท่ี 132. VAR. Gain (CH.II) ปมุ่ ปรบั เทยี บขนาดของสญั ญาณ (Amplitude) ตอ่ ช่องใหต้ รงกับความเป็นจรงิ ปุ่มเลอื กใช้สญั ญาณทรกิ เกอร์ เมื่อ กดปุม่ จะเลือกใชส้ ญั ญาณทรกิ เกอรก์ ับชอ่ งที่ 2 ไมก่ ดปุ่ม จะเลือกใช้สัญญาณทรกิ เกอร์กับชอ่ งท่ี 1 สามารถใชง้ านร่วมกับป่มุ Dual หรอื ADD ได้ เมือ่ ไมก่ ดปมุ่ จะแสดงรปู คล่นื สญั ญาณเพียง 1 ชอ่ ง เม่ือ กดปุ่ม จะทางานพร้อมกันท้ัง 2 ช่อง โดยทางานสลับกันตามลาดับในแต่ละคาบ เรียกว่า Alternative mode หาก กดปมุ่ Dual และ ADD พร้อมกนั จะทาใหช้ ่องสัญญาณ 1 และ 2 ทางานสลบั กนั หลายคร้งั ในแต่ละคาบ เรยี กว่า Chopped mode หาก กดปุม่ ADD เท่านัน้ จะเป็นการรวมสญั ญาณของช่องที่ 1 และ 2 เขา้ ดว้ ยกนั และ เกิดผลต่างทางพีชคณติ ปุม่ ควบคมุ การปรบั ขนาดการแสดงผลรปู คลนื่ สัญญาณต่อชอ่ ง (Volts/Division) ของช่องนา สญั ญาณเข้าที่ 2 ปุ่มปรับเทียบขนาดของสัญญาณ (Amplitude) ต่อชอ่ งใหต้ รงกับความเป็นจริง (ใชร้ ่วมกับ

เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครือ่ งมือวดั ไฟฟา้ และอิเล็กทรอนิกส์ (204) ปมุ่ หมายเลข 20 เพื่อปรับเทยี บการทางานของออสซิลโลสโคปกอ่ นการใชง้ าน)ตารางที่ 20 (ต่อ) หนา้ ที่ สวิทชเ์ ลือกรูปแบบการวัดสญั ญาณอินพทุ โดยเลือก สว่ นประกอบ DC สาหรับวดั แรงดันไฟฟา้ กระแสตรงหรอื สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลบั ความถี่ต่า33. DC – AC – GD (CH.II) AC สาหรบั วัดสญั ญาณรูปคล่นื ท่วั ไป แต่ไมส่ ามารถวัดแรงดันไฟฟา้ กระแสตรงได้ GD แสดงตาแหน่งกราวด์ของรปู คลื่นสญั ญาณ (ใช้เพื่อหาตาแหนง่ กราวด์)34. Ground (CH.II) ขั้วต่อกราวด์35. CH.II36. Invert (CH II) ช่องรบั สัญญาณอนิ พุทที่ 1 มคี า่ อินพุทอิมพีแดนซ์ (Input impedance) 1 M / 30 pF37. Y – Pos.II (CH II) ใช้แสดงภาพรปู คล่นื ของช่องสญั ญาณท่ี 2 ในลักษณะ Invert ปุม่ ปรบั เล่อื นภาพรปู คลืน่ ในแนวตงั้ (แกน Y) ของชอ่ งสัญญาณท่ี 2 2 4 6 9 10 12 14 16 1 3 5 7 8 11 13 15 1718 19 20 21 23 25 26 28 30 32 34 36 22 24 27 29 31 33 35 37 ภาพที่ 127 ส่วนประกอบของออสซิลโลสโคป

(205) เอกสารประกอบการสอน วิชา เครอื่ งมอื วดั ไฟฟา้ และอิเล็กทรอนกิ ส์ ท่มี า : ปรับจาก Phllips, 1999, Onlineสายวัดสัญญาณไฟฟา้ สายวดั สัญญาณ นยิ มเรยี กวา่ โพรบ (Probe) คอื สายสาหรบั นาสญั ญาณไฟฟ้าเข้าสู่ออสซิลโลสโคปเพ่ือแสดงผล การนาเขา้ สญั ญาณนัน้ ต้องไม่ทาให้เกดิ ความผิดเพ้ียนของสัญญาณและมีสัญญาณรบกวนเข้าสู่ออสซิลโลสโคปได้ ดังน้นั หากโพรบนนั้ ทาใหเ้ กดิ ความผิดเพี้ยนและมสี ญั ญาณรบกวนสูงก็จะทาให้สัญญาณท่ีวดั ไดผ้ ดิ พลาด สว่ นประกอบของสายวดั สัญญาณไฟฟา้ 1. หวั วัดสัญญาณ ประกอบด้วย 1.1. ปลายหัววดั สญั ญาณ 1.2. ปุ่มปรับแก้ความผิดเพย้ี นของสายวัดสญั ญาณ 1.3. สวทิ ชป์ รบั ค่าการลดทอนสัญญาณ × 1 และ × 10 2. หวั ต่อ BNC สาหรบั ต่อเข้าออสซลิ โลสโคป 3. หัววดั สญั ญาณแบบตาขอ 4. สายกราวด์ 5. ไขควงพลาสตกิ สาหรบั ปรบั แกค้ วามผดิ เพี้ยนของสัญญาณ 1 1.2 1.31.1 2 354 ภาพท่ี 128 ส่วนประกอบของสายโพรบท่ีมา : Warwick Test Supplies, 2014, Online

เอกสารประกอบการสอน วิชา เครื่องมือวดั ไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (206)สายโพรบ ออสซลิ โลสโคป สายเคเบิล 1M9M ตัวปรับคา่ ความ ผิดเพย้ี นของ โพรป ภาพท่ี 129 วงจรสมมลู ของสายโพรบ การปรับเทยี บโพรบ 1. นาหวั วดั แบบขอเกย่ี วของโพรบไปต่อเข้ากับช่อง Calibrator [19] โดยจะมตี วั เลือก 2 ช่อง คอื0.2 V และ 2 V สามารถเลอื กใช้ไดท้ ้ัง 2 ช่องสัญญาณ 2. เม่ือต่อโพรบแล้วควรจะได้ลักษณะของรูปสัญญาณดังภาพที่ 130 ก) หากรูปสัญญาณมีความผดิ เพ้ียนไปตามภาพที่ 130 ข) และ ค) ใหป้ รบั ปุ่มปรับแก้ความผิดเพ้ียนที่โพรบ (ดูหัวข้อ ส่วนประกอบของโพรบ ประกอบ) ด้วยไขควงพลาสติกจนกระทง่ั รปู สัญญาณมีลักษณะดงั ภาพท่ี 130 ก) จงึ จะพร้อมใชง้ าน 3. ต้ังคา่ Volts/Div. ไปท่ี 0.2 Volts/Div. (ในกรณที ีใ่ ช้ขวั้ 0.2 V) หรอื 2 Volts/Div. (ในกรณีท่ีใช้ข้วั 2 V) ความสงู ของรูปคลื่นจะตอ้ งสงู เทา่ กบั 1 ช่องพอดี หากความสูงของรูปคล่ืนไม่ได้ 1 ช่อง ให้ปรับปุ่มหมายเลข 27 (กรณีใช้ช่องท่ี 1) หรือ ปุ่มหมายเลข 32 (กรณีใช้ช่องที่ 2) จนได้ความสูงของรูปคล่ืน 1 ช่องพอดี 4. ตัง้ ค่า Time/Div. ไปท่ี 1 mS/Div. ความกวา้ งของรปู คลื่นจะตอ้ งเท่ากับ 1 ช่องพอดี หากความสูงของรูปคล่ืนไม่ได้ 1 ช่อง ใหป้ รับป่มุ หมายเลข 13 จนไดค้ วามสูงของรปู คลื่น 1 ช่องพอดี ก ข คภาพท่ี 130 (ก) ลกั ษณะของรปู คลื่นท่ีถกู ต้อง (ข) และ (ค) ลกั ษณะของรปู คล่นื ทผี่ ดิ เพี้ยน

(207) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครอ่ื งมอื วดั ไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ ทม่ี า : Oscilloscope probes, 2013, Onlineการเตรียมออสซลิ โลสโคปก่อนการใชง้ าน กอ่ นการนาออสซิลโลสโคปไปใชง้ าน ผู้ใช้งานควรศกึ ษาหนา้ ที่การทางานของสวทิ ช์ ปุ่มควบคุมและข้ัวต่อต่าง ๆ เพ่ือให้สามารถใช้งานออสซิลโลสโคปได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ การจัดเตรียมออสซิลโลสโคป ให้อยู่ในสภาวะพรอ้ มใช้งานกอ่ นการใช้งานจริงสามารถปฏบิ ัติได้ดงั นี้ 1. ก่อนการเปิดเครื่อง (กดป่มุ Power on/off) ใหต้ รวจสอบปุ่มหมายเลข [5] [11] [16] [18] [20][22] [28] [29] และ [30] ให้อยตู่ าแหนง่ ไม่กด 2. หมุนปุ่ม Intensity [2] ให้อยู่ประมาณก่ึงกลาง แล้วจึงกดปุ่ม Power on/off เพ่ือเปิดการทางานของเครอื่ ง 3. หากเส้นสัญญาณมีแสงสว่างน้อยให้ปรับปุ่ม Intensity [2] เพ่ือเพิ่มแสงสว่าง และอาจปรับปุ่มFocus [3] เพอ่ื ปรับความคมชัดของเสน้ สัญญาณ 4. ปรับตาแหน่งของเส้นสัญญาณให้อยู่ก่ึงกลางจอภาพด้วยการหมุนปุ่มหมายเลข [6] และ [21]หรอื [37] (แล้วแตช่ อ่ งสัญญาณ) 5. หากต้องการวัดรูปสัญญาณด้วยช่องสัญญาณท่ี 1 เพียงช่องเดียว ต้องให้ปุ่มหมายเลข [28] อยู่ตาแหน่ง ไม่กด หากต้องการวัดรูปคลื่นสัญญาณด้วยช่องที่ 2 ให้กดปุ่มหมายเลข [28] และหากต้องการวัดรูปคล่ืนสัญญาณพร้อมกันท้ัง 2 ช่อง ให้กดปุ่มหมายเลข [29] จะปรากฏเส้นสัญญาณขึ้นมา 2 เส้น จะสามารถปรบั การแสดงผลแยกกันไดท้ ั้ง 2 ช่องสัญญาณ 6. หากเส้นสัญญาณมีความเอียง (ไม่ขนานกับเส้นกราฟบนจอภาพ) ให้ปรับปุ่มหมายเลข 4 เพ่ือแก้ไขความเอียงของเสน้ 7. ทาการปรับเทียบโพรบเพ่ือตรวจสอบว่าโพรบมีความผิดเพี้ยนในการวัดหรือไม่ในท้ัง 2ช่องสัญญาณ (กล่าวถึงในหัวข้อ การปรับเทียบโพรบ) หากไม่มีความผิดป กติใดจึงสามารถนาออสซิลโลสโคปและโพรบนี้ไปใช้งานได้ การใช้งานออสซิลโลสโคป ออสซลิ โลสโคปสามารถใชว้ ดั แรงดันไฟฟ้า ความถี่ คาบเวลา มุมต่างเฟสของสัญญาณไฟฟ้าและสามารถแสดงรูปร่างของสัญญาณไฟฟ้าได้ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการวิเคราะห์การทางานหรือตรวจซ่อมวงจรไฟฟ้าท่ีซับซ้อนอย่างยิ่ง ภาพที่ 105 แสดงภาพหน้าจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปซ่ึงมีลักษณะเป็นตารางกราฟ โดยแนวตั้ง (แกน Y) จะแสดงถึงขนาด (Amplitude) ของสัญญาณมีหน่วยเป็น โวลต์ ซ่ึงสามารถปรับลดและเพม่ิ ไดด้ ้วยปุม่ Volts/Div. (หมายเลข 26 หรอื 31) ส่วนแนวนอน (แกน X) จะแสดงถึงคาบเวลา (Time base) ของสัญญาณ มีหน่วยเป็น วินาที สามารถปรับเพ่ิมและลดได้ด้วยปุ่ม Time/Div.(หมายเลข 12)

เอกสารประกอบการสอน วิชา เครอ่ื งมอื วัดไฟฟา้ และอิเล็กทรอนิกส์ (208) แกน Y แสดงค่าแรงดันของ สญั ญาณ แกน X แสดงฐานเวลาของสัญญาณ ภาพท่ี 131 หน้าจอแสดงผลของออสซลิ โลสโคป การวดั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรง 1. ต่อสายโพรบเข้าส่อู อสซลิ โลสโคปเขา้ ทจ่ี ุดต่อหมายเลข [23] สาหรบั ช่องสญั ญาณท่ี 1 2. เลอ่ื นสวติ ชห์ มายเลข [25] ไปที่ตาแหนง่ GD จะปรากฏเส้นภาพบนจอแสดงผล 3. ตั้งสวิตช์ Volts/Div. ให้เหมาะสมกับขนาดของแรงดันไฟฟ้าท่ีต้องการวัด ในกรณีท่ีไม่รู้ค่าแรงดนั ไฟฟา้ ที่ตอ้ งการวัดใหต้ ้ังสวิทช์นท้ี ต่ี าแหนง่ การลดทอนสูงสุดท่ีมี เชน่ 20 Volts/Div. 4. ปรับปุ่ม Y – Pos. I (หมายเลข [21]) ให้เส้นภาพเลื่อนไปยังระดับอ้างอิง 0 โวลต์ (0 voltreference level) ทกี่ ง่ึ กลางจอภาพ (หรือตาแหน่งใด ๆ บนจอภาพกไ็ ด้) 5. เล่ือนสวติ ช์หมายเลข [25] ไปท่ีตาแหน่ง DC และต่อสัญญาณท่ีจะวัดเข้าที่โพรบของ CH1 เส้นภาพจะเล่ือนไปจากตาแหน่งที่กาหนดไว้ในข้อ 4 (ในกรณีท่ีไม่ปรากฏเส้นภาพแสดงว่าต้ังค่า Volts/Div.นอ้ ยเกินไป ใหต้ ง้ั ค่าใหส้ ูงขึน้ จนเห็นเส้นภาพในจอ) 6. ค่าแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ จะคานวณได้จากสูตร จานวนช่องจากระดับอ้างอิง × ความไวทางแนวตง้ั (Volts/div.) × การลดทอนของโพรบ 7. หากเส้นเล่ือนข้ึนจากระดับอ้างอิง จะได้ค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นบวก) แต่หากเส้นเล่ือนลง จะได้ค่าแรงดันไฟฟา้ เปน็ ลบ

(209) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เคร่ืองมือวัดไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนิกส์ตวั อย่างท่ี 41. จงคานวณค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ปรากฏดังภาพ เมื่อต้ังค่าความไวทางแนวตั้งเท่ากับ0.1 Volts/Div. ระดบั แรงดันไฟฟา้ ระดบั อา้ งองิวธิ ที าแรงดันไฟตรง = จานวนชอ่ งจากระดบั อ้างอิง × ความไวทางแนวตงั้ (V/div) × การลดทอนของโพรบตั้งคา่ ความไว = 0.1 Volts/divจานวนชอ่ งจากระดับอา้ งอิง = 4.2 ชอ่ งการลดทอนของโพรบ = × 1ดังนัน้แรงเคลอ่ื นไฟฟา้ DC = 4.2 ชอ่ ง × 0.1 Volts/div × 1 = 0.42 โวลต์ ตอบแต่ถา้ ใช้โพรบท่ีตงั้ การลดทอนไวท้ ี่ × 10 แรงดันไฟฟา้ กระแสตรงจะมีค่าเป็น 10 เทา่นั่นคอืแรงดนั ไฟฟา้ กระแสตรง = 4.2 ช่อง × 0.1 Volts/div × 10 = 4.2 โวลต์ ตอบ การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 1. ต่อสายโพรบเขา้ สู่ออสซิลโลสโคปเขา้ ที่จดุ ตอ่ หมายเลข [23] สาหรับชอ่ งสญั ญาณที่ 1 2. เล่ือนสวิตช์หมายเลข [25] ไปท่ีตาแหน่ง AC (เพ่ือตัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC) ท่ีอาจผสมอยู่ดว้ ยออกไป) จะปรากฏเสน้ ภาพบนจอแสดงผล 3. ต้ังสวิตช์ Volts/Div. ให้เหมาะสมกับขนาดของแรงดันไฟฟ้าท่ีต้องการวัด (กรณีท่ีไม่รู้ค่าแรงดนั ไฟฟ้าทต่ี อ้ งการวดั ใหต้ ้งั สวิทช์น้ีท่ตี าแหน่งการลดทอนสงู สุดที่มี เชน่ 20 Volts/Div.) 4. ต่อสัญญาณเข้าท่ีจุดวัดของสายโพรบและปรับปุ่มหมายเลข [17] (LEVEL) หรือ ปุ่มหมายเลข[10] (Trig.) จนกระทง่ั รปู คลน่ื ปรากฏนิง่ บนจอภาพ 5. คา่ แรงดันไฟท่ีคานวณได้จะมีค่าเป็น แรงดันไฟฟ้าจากยอดถึงยอด (Volt peak to peak : Vp-p) จากสมการ ซ่งึ คานวณไดจ้ ากสมการ 5.1. แรงดันไฟฟ้า Vp-p = จานวนช่องในแนวต้ัง × ความไวทางแนวต้ัง (Volts/div.) × ค่าลดทอนของโพรบ

เอกสารประกอบการสอน วิชา เครื่องมอื วดั ไฟฟา้ และอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (210) 5.2. แรงดนั ไฟฟา้ Vp = 5.3. แรงดันไฟฟา้ Vrms = √ Vp Vp-p Vp ภาพที่ 132 สญั ญาณไฟฟ้าของรปู คล่นื ไซน์ตัวอย่างท่ี 42. จงคานวณค่าแรงดันไฟฟ้าของรูปคล่ืนที่ปรากฏดังภาพ เม่ือตั้งค่าความไวทางแนวตั้งเท่ากับ5 Volts/Div. และตง้ั ค่าการลดทอนของโพรบเท่ากับ 1 จงหาค่า แรงดันไฟฟ้า Vp-p แรงดันไฟฟ้า Vp และแรงดนั ไฟฟา้ Vrmsวธิ ที าVp-p = จานวนช่องในแนวต้งั × ความไวทางแนวตงั้ (Volts/div.) × ค่าลดทอนของโพรบต้ังคา่ ความไว = 5 Volts/divจานวนชอ่ งในแนวตัง้ = 3.6 ชอ่ งการลดทอนของโพรบ = × 1ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า Vp-p = 3.6 ช่อง × 5 Volts/div × 1 = 18 Vp-p ตอบแรงดนั ไฟฟ้า Vp = = 18 / 2 = 9 Vp ตอบแรงดนั ไฟฟ้า Vrms = √ = 5 / √ = 6.36 Vrms ตอบ

(211) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครือ่ งมอื วดั ไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนกิ ส์ การวดั คาบเวลาและความถี่ สัญญาณทุกชนิดจะมีการทาซ้ารูปเดิมในช่วงระยะเวลาที่แน่นอนค่าหน่ึง เรียกว่า คาบเวลา(Period, T) มีหน่วยเป็น วินาที (Second) และจานวนรอบในการทาซ้าในหน่ึงวินาที เรียกว่า ความถ่ี(Frequency, f) มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hertz) ซึ่งรูปคล่ืนของสัญญาณจะแสดงผลบนจอภาพได้ในลักษณะเตม็ คาบเวลาไปเร่ือย ๆ จนกระท่ังส้ินสุดจอภาพซึ่งอาจจะไม่ครบคาบเวลาก็ได้ โดยการแสดงผลรูปคลื่นจะสมั พนั ธก์ บั การปรบั สัมประสิทธ์ิตัวคูณฐานเวลาบนปุ่มปรับค่าฐานเวลา (Time/Div.) ของสัญญาณภาพซ่ึงมีหน่วยเปน็ S/cm. ภาพท่ี 133 แสดงตัวอยา่ งการวดั คาบเวลาของสัญญาณ T=5S T=5S ภาพที่ 133 การวัดคาบเวลาของสัญญาณ วิธกี ารวัดคาบเวลาและความถ่ี 1. ต่อสายโพรบเข้าสอู่ อสซลิ โลสโคปเขา้ ทีจ่ ุดต่อหมายเลข [23] สาหรับชอ่ งสญั ญาณท่ี 1 2. เลื่อนสวติ ช์หมายเลข [25] ไปท่ีตาแหน่ง AC (เพ่ือตัดแรงดนั ไฟฟา้ กระแสตรง (DC) ที่อาจผสมอยดู่ ว้ ยออกไป) จะปรากฏเส้นภาพบนจอแสดงผล 3. ตั้งสวิตช์ Volts/Div. ให้เหมาะสมกับขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการวัด ในกรณีที่ไม่รู้ค่าแรงดนั ไฟฟ้าที่ตอ้ งการวัดให้ตั้งสวทิ ช์น้ที ต่ี าแหน่งการลดทอนสงู สุดทม่ี ี เชน่ 20 Volts/Div.) 4. ต้ังสวิทช์ Time/Div. ไปท่ีประมาณกง่ึ กลางสเกล 5. ต่อสัญญาณเข้าที่จุดวัดของสายโพรบและปรับปุ่มหมายเลข [17] (LEVEL) หรือ ปุ่มหมายเลข[10] (Trig.) จนกระทง่ั รูปคลน่ื ปรากฏนง่ิ บนจอภาพ 6. สามารถปรบั สวิทช์ Time/Div. ได้ เพื่อใหจ้ อภาพแสดงรปู คลืน่ ของสญั ญาณที่อา่ นค่าได้งา่ ย 7. สูตรคานวณคาบเวลาและความถ่ี คือ 7.1. คาบเวลา (T) = จานวนช่องในแนวนอน × สมั ประสิทธิ์ตวั คณู บนฐานเวลา (Time/Div.) 7.2. ความถ่ี (f) =

เอกสารประกอบการสอน วิชา เครื่องมอื วดั ไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนิกส์ (212)ตัวอย่างที่ 43. จงคานวณคาบเวลา (T) และความถี่ (f) ของสัญญาณดังภาพ เม่ือต้ังค่าสัมประสิทธิ์ตัวคูณบนฐานเวลา (Time/Div.) เท่ากบั 0.1 mS.วิธีทา ตอบคาบเวลา (T) = จานวนชอ่ งในแนวนอน × สมั ประสิทธ์ติ ัวคูณบนฐานเวลา (Time/Div.) ตอบสัมประสทิ ธ์ติ ัวคูณบนฐานเวลา = 0.1 mS.จานวนชอ่ งในแนวนอน = 5 ชอ่ งดังนั้นคาบเวลา (T) = 5 ชอ่ ง × 0.1 mS. = 0.5 mSความถ่ี (f) = = 1 / (0.5 × 10-3) = 2 kHzตวั อยา่ งท่ี 44. จงคานวณหาค่าแรงดันไฟฟ้า Vp-p แรงดันไฟฟ้า Vp และ แรงดันไฟฟ้า Vrms คาบเวลา(T) และความถี่ (f) ของสัญญาณดังภาพ เม่ือต้ังค่าสัมประสิทธิ์ตัวคูณบนฐานเวลา (Time/Div.) เท่ากับ 0.5mS. และคา่ ความไวทางแนวตง้ั เท่ากับ 2 Volts/Div. และตง้ั ค่าลดทอนของโพรบ × 1วิธที าVp-p = จานวนชอ่ งในแนวตงั้ × ความไวทางแนวตงั้ (Volts/div.) × คา่ ลดทอนของโพรบตัง้ คา่ ความไว = 2 Volts/divจานวนช่องในแนวตั้ง = 6 ชอ่ ง

(213) เอกสารประกอบการสอน วิชา เครื่องมอื วัดไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์การลดทอนของโพรบ = × 1 ตอบดงั นั้น ตอบแรงดันไฟฟ้า Vp-p = 6 ช่อง × 2 Volts/div × 1 = 12 Vp-p ตอบแรงดันไฟฟ้า Vp = = 12 / 2 = 6 Vp ตอบ ตอบแรงดนั ไฟฟา้ Vrms = √ = 5 / √ = 4.24 Vrmsคาบเวลา (T) = จานวนช่องในแนวนอน × สัมประสิทธิ์ตัวคณู บนฐานเวลา (Time/Div.)สัมประสิทธต์ิ ัวคณู บนฐานเวลา = 0.5 mS.จานวนชอ่ งในแนวนอน = 4 ช่องดังนั้นคาบเวลา (T) = 4 ชอ่ ง × 0.5 mS. = 2 mSความถ่ี (f) = = 1 / (2 × 10-3) = 500 Hzดจิ ิตอลออสซลิ โลสโคป พัฒนาขึ้นจากออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกเพ่ือให้มีความสามารถในการวัดสูงขึ้น ใช้หลักการการแปลงสญั ญาณท่ตี อ้ งการวดั ให้เปน็ สญั ญาณดิจิทัลด้วยวงจรแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลแบบความเร็วสูง (High speed analog to digital converter) และนาสญั ญาณทแ่ี ปลงไปเก็บไว้ในหน่วยความจาสารองเพ่ือให้หน่วยประมวลผลกลาง (Central processing unit : CPU) ประมวลผลและแสดงรูปคลื่นออกมาทางจอภาพแบบผลึกเหลว (Liquid crystal display : LCD) ดิจิทัลออสซิลโลสโคปถูกออกแบบให้มีความสามารถสูง เช่น การจัดเก็บข้อมูลสัญญาณรูปคลื่นในหนว่ ยความจา การบันทกึ ภาพรปู คลน่ื สญั ญาณ การประมวลผลทางคณติ ศาสตร์ (เช่น การทา Fast FurrierTransform : FFT) การวัดสัญญาณอัตโนมัติ ซ่ึงในบทเรียนนี้จะกล่าวถึงดิจิทัลออสซิลโลสโคปยี่ห้อ RIGOLร่นุ DS1000E เพ่ือเปน็ ตัวอยา่ งในการศึกษา

เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครอื่ งมือวดั ไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนิกส์ (214) ภาพท่ี 134 ตวั อย่างดจิ ิทัลออสซิลโลสโคป ทม่ี า : DS1000E, 2014, Online คณุ สมบัตเิ ดน่ ของดิจิตอลออสซลิ โลสโคป 1. มแี บนดว์ ิธ 100 MHz 2. อัตราการสุ่มตัวอย่าง (Sampling rate) 1 GS/S และมีความยาวในการบันทึกข้อมูล (Recordlength) 2,500 จุด 3. แสดงผลด้วยจอภาพผลกึ เหลวแบบความละเอียดสงู 4. มีฟงั กช์ นั การปรบั รปู คล่นื สญั ญาณอตั โนมัติ (Automatic setup) 5. มอี ินเตอร์เฟสแบบ RS-232, GPIB และ GENTRONICS 6. สามารถประมวลผลทางคณติ ศาสตรด์ ้วยฟังกช์ ่นั FFT 7. สามารถบันทึกภาพรปู คลืน่ สญั ญาณได้ 8. สว่ นประกอบของดิจติ อลออสซิลโลสโคป 9. มีอินเตอร์เฟสแบบ RS-232, GPIB และ GENTRONICS เป็น OPTIONAL EXTENSIONMODULES ซง่ึ สามารถตดิ ตั้งได้ง่าย

(215) เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่ืองมือวัดไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนิกส์ ปุม่ ควบคุม ปมุ่ เมนทู ัว่ ไป ปุม่ ควบคมุ การ มลั ติฟังกช์ นั ทางาน ปุ่มควบคุม การทรกิ เกอร์ ป่มุ ควบคุมทาง แนวนอน ปมุ่ ควบคมุ ทาง แนวต้งั จดุ ทดสอบการ ทางานจุดต่อ USB จุดตอ่ Logic analyzer จุดตอ่ สัญญาณเขา้ จุดนาเข้าสัญญาณ ทรกิ เกอร์ภาพท่ี 135 สว่ นประกอบของดจิ ิทลั ออสซิลโลสโคป ที่มา : ปรบั จาก DS1000E Datasheet, 2014การใชง้ านดิจิทลั ออสซลิ โลสโคป โดยพื้นฐานแล้วการใช้งานดิจิทัลออสซิลโลสโคปเพ่ือวัดสัญญาณไฟฟ้าจะมีวิธีการที่เหมือนกับแอนะล็อกออสซิลโลสโคปทุกประการ ยกเว้นแต่จะมีความสะดวกในการปรับต้ังเพื่อการแสดงผลและการอ่านค่าต่าง ๆ ของสัญญาณไฟฟ้าได้มากกว่า เน่ืองจากดิจิทัลออสซิลโลสโคปจะมีปุ่ม Auto ซ่ึงจะปรับค่าการแสดงผลการวดั ให้โดยอัตโนมตั ิ ระบบสื่อประสานบนจอภาพ เน่อื งจากดิจทิ ลั ออสซิลโลสโคปจะมีความสามารถในการทางานมากกว่าแอนาล็อกออสซิลโลสโคปเช่น ฟงั ค์ช่ันการปรบั ต้ังการแสดงผลข้อมูลต่าง ๆ ของสัญญาณไฟฟ้า การประมวลผลทางคณิตศาสตร์ การหยุดภาพสัญญาณช่วั ขณะ ฯลฯ หากต้องทาปุ่มควบคุมการทางานของฟังค์ชั่นต่าง ๆ เหล่าน้ีไว้บนตัวเคร่ืองก็จะทาให้มีปุ่มกดมากมายและทาให้ผู้ใช้งานสับสนได้ ดังน้ันจึงได้ทาปุ่มกดซึ่งสื่อประสานกับการตั้งค่าและการแสดงผลบนจอภาพไว้ดงั น้ี

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่ืองมอื วดั ไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (216)สถานะการวดั รูปคลน่ื ในหนว่ ยความจา จุดทริกใน จดุ ทรกิ ของ หนว่ ยความจา รปู คลน่ื ในจอภาพCh1 เมนูCh2 รูปคลน่ื ทแ่ี สดงรูปแบบการวัด Volt/Div. Time/Div. Trigger offsetสัญญาณอนิ พุท ภาพที่ 136 หนา้ จอแสดงผลของดจิ ทิ ัลออสซลิ โลสโคป ทมี่ า : ปรับจาก DS1000E Datasheet ระบบควบคุมทางแนวต้ัง ภาพท่ี 137 แสดงปมุ่ ใช้งานท่เี กีย่ วขอ้ งกับระบบการควบคมุ ทางแนวตั้ง ประกอบดว้ ย 1. ปุ่ม CH1 และ ปมุ่ CH2 ใช้สาหรบั เข้าสเู่ มนดู าเนินการ (Operation menu) ประกอบดว้ ย 1.1 Coupling เลอื กชนิดของสัญญาณไฟฟ้า 1.1.1 AC ยอมให้เฉพาะแรงดนั ไฟฟา้ AC ผา่ น 1.1.2 DC ยอมใหแ้ รงดนั ไฟฟ้าท้งั AC และ DC ผา่ น 1.1.3 GND ยตุ ิการนาเขส้ ญั ญาณอนิ พุท 1.2 BW Limit ใช้จากัดแบนด์วิดธ์ (Band width) ของช่องสัญญาณที่ 20 MHz เพ่ือลดสญั ญาณรบกวนทีจ่ อภาพ 1.2.1 ON เปิดการจากัดแบนด์วิดธ์ 1.2.2 OFF ปิดการจากัดแบนดว์ ดิ ธ์1.3 Probe ตงั้ คา่ การลดทอนของสายวัดสญั ญาณของเคร่ืองกับสายวดั สญั ญาณ 1.3.1 1X 1 เทา่ 1.3.2 5X 5 เท่า

(217) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครือ่ งมือวัดไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ 1.3.3 10X 10 เทา่ 1.3.4 50X 50 เทา่ 1.3.5 100X 5 เทา่ เทา่ 1.3.6 500X 500 เทา่ 1.3.7 1000X 1000 เทา่ 1.4 Digital filter ตัง้ ค่าการกรองสญั ญาณทางดิจทิ ลั 1.4.1 ON เปิดการกรองสญั ญาณทางดจิ ิทัล 1.4.2 OFF ปิดการกรองสญั ญาณทางดจิ ทิ ัล 1.5 Volts/Div ปรบั ตัง้ ค่าความละเอียดของลูกบดิ 1.5.1 Coarse ปรับหยาบ 1.5.2 Fine ปรับละเอยี ด 1.6 Invert ปรับต้งั การสลับเฟสของสัญญาณ 180 องศา 1.6.1 ON เปิดการสลับเฟสสญั ญาณ (Inverting signal) 1.6.2 OFF ปดิ การสลับเฟสสัญญาณ (Inverting signal) 2. ปุ่ม MATH ใชส้ าหรับการคานวณทางคณติ ศาสตรข์ องสัญญาณไฟฟ้าทงั้ 2 ชอ่ ง 2.1 Operation การดาเนนิ การ 2.1.1 A+B การบวกสัญญาณไฟฟ้าช่อง 1 ดว้ ยชอ่ ง 2 2.1.2 A-B การลบสัญญาณไฟฟา้ ชอ่ ง 1 ดว้ ยชอ่ ง 2 2.1.3 A×B การคูณสญั ญาณไฟฟ้าช่อง 1 ด้วยชอ่ ง 2 2.1.4 FFT การทา Fast Fourier Transform เพ่ือเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าจาก Timedomain ไปเปน็ Frequency domain 2.2 Source A กาหนดแหลง่ ของสัญญาณ A 2.2.1 CH1 ให้ช่องสัญญาณที่ 1 เปน็ Source A 2.2.2 CH2 ให้ชอ่ งสญั ญาณที่ 2 เปน็ Source A 2.3 Source B กาหนดแหล่งของสญั ญาณ B 2.3.1 CH1 ใหช้ อ่ งสัญญาณท่ี 1 เป็น Source B 2.3.2 CH2 ใหช้ อ่ งสัญญาณที่ 2 เป็น Source B 2.4 Invert 2.4.1 ON เปดิ การ FFT เปน็ สัญญาณไฟฟา้ เดมิ 2.4.2 OFF คนื สภาพจาลับสัญญาณ 3. ปุ่ม REF ใชส้ าหรับบนั ทึกสัญญาณไฟฟา้ ขณะทาการวดั 3.1 Source เลอื กชอ่ งสญั ญาณไฟฟา้

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่ืองมอื วดั ไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (218) 3.1.1 CH1 ช่องสัญญาณที่ 1 3.1.2 CH2 ชอ่ งสัญญาณที่ 2 3.1.3 MATH/FFT เลือกสญั ญาณ FFT 3.1.4 LA เลอื กชอ่ งวเิ คราะหส์ ัญญาณลอจิก (Logical analyzer) 3.2 Location เลอื กพนื้ ท่กี ารจดั เกบ็ 3.2.1 Internal ในหน่วยความจาภายใน 3.2.2 External ในหน่วยความจาภายนอก 3.3 Save บนั ทกึ 3.4 Imp./Exp. นาเข้า – ส่งออก 3.5 Reset รีเซทรปู คลนื่ สัญญาณ 4. ลูกบิดปรับเลื่อนทางแนวตั้ง (Position) ใช้ปรับเล่ือนรูปคลื่นสัญญาณทางแนวตั้ง (ข้ึน - ลง)และใช้รว่ มกบั คาส่ัง cursor เพอ่ื เลือ่ นเคอรเ์ ซอร์บนหนา้ จอภาพสาหรบั วัดแรงดันของสัญญาณไฟฟา้ 5. ลูกบิดปรับขนาดทางแนวตั้ง (Vertical scale) ใช้สาหรับปรับขนาดแรงดันไฟฟ้าต่อช่อง(Volt/Division) ภาพที่ 137 ระบบควบคุมทางแนวต้งั ที่มา : DS1000E Datasheet, 2014 ระบบควบคุมทางแนวนอน ภาพที่ 138 แสดงปุ่มใชง้ านท่ีเกี่ยวข้องกับระบบการควบคมุ ทางแนวนอน ประกอบดว้ ย 1. ลูกบิด Position สาหรับปรับเล่ือนรูปคลื่นสัญญาณทางแนวนอน (ซ้าย – ขวา) และใช้ร่วมกับคาส่ัง cursor เพ่อื เล่อื นเคอรเ์ ซอรบ์ นหน้าจอภาพสาหรับวัดคาบเวลาของสญั ญาณไฟฟา้ 2. ลูกบดิ Scale สาหรับปรบั คา่ ฐานเวลาของรูปคลื่นไฟฟา้ (Time/Division) ของรปู คลน่ื ไฟฟา้ 3. ปุ่ม MENU กดเพือ่ แสดงเมนูของระบบวัดทางเวลา (Time menu) ประกอบด้วย

(219) เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครอื่ งมอื วดั ไฟฟ้าและอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ 3.1 Delayed การหนว่ งเวลา 3.1.1 ON เปดิ การหน่วงเวลาการสแกน 3.1.2 OFF ปดิ การหน่วงเวลาการสแกน 3.2 Time Base การปรบั ฐานเวลา 3.2.1 Y-T แสดงความสัมพันธร์ ะหวา่ งคา่ แรงดันทางแนวตั้งและฐานเวลาทางแนวนอน 3.2.2 X-Y แสดงค่าของช่องสัญญาณที่ 1 บนแกน X และค่าของช่องสัญญาณที่ 2 ท่ีแกน Y 3.2.3 Roll การแสดงรูปคลื่นสญั ญาณจะแสดงจากขวาไปซา้ ย 3.3 Sa Rate แสดงการสุ่มตัวอย่างของระบบ 3.4 Trig-offset Reset ปรบั รปู คลน่ื สญั ญาณสกู่ ลางภาพ ภาพที่ 138 ระบบควบคุมทางแนวนอน ที่มา : DS1000E Datasheet, 2014 ระบบเมนู ปุ่ม Measure ในพ้ืนท่ี Menu เปิดใชง้ านฟังก์ชนั่ การตรวจวัดอัตโนมัติ ซง่ึ เปน็ ฟังก์ชนั่ การวัดท่ีมีประสทิ ธิภาพของออสซลิ โลสโคปนี้ เมื่อกดปุม่ Measure จะแสดงเมนสู าหรบั การตัง้ คา่ การวดั อตั โนมตั ิ 22พารามเิ ตอร์ ประกอบดว้ ย 1. Source สาหรับเลอื กชอ่ งสัญญาณการวัด 1.1 CH1 ช่องที่ 1 1.2 CH2 ช่องท่ี 2 2. Voltage เลือกพารามเิ ตอร์การวดั แรงดันไฟฟ้า

เอกสารประกอบการสอน วชิ า เครอ่ื งมือวดั ไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (220) 2.1 Vmax เพอ่ื วัดคา่ แรงดนั ไฟฟา้ สงู สดุ ของรูปสัญญาณ 2.2 Vmin เพือ่ วดั คา่ แรงดันไฟฟ้าต่าสุดของรปู สัญญาณ 2.3 Vpp เพอื่ วดั ค่าแรงดันไฟฟา้ พคี ถงึ พคี ของรูปสญั ญาณ 2.4 Vtop เพื่อวดั ค่าแรงดนั ไฟฟา้ ท่รี าบด้านบนสุดของรูปสัญญาณ 2.5 Vbase วัดแรงดันไฟฟา้ ฐานราบของรูปคลืน่ สเ่ี หล่ยี ม 2.6 Vamp เพื่อวดั คา่ แรงดันไฟฟ้าระหวา่ ง Vtop และ Vbase 2.7 Vavg เพอื่ วดั ค่าแรงดันไฟฟา้ เฉลี่ยของรปู สญั ญาณ 2.8 Vrms เพื่อวัดค่าแรงดันไฟฟา้ อารเ์ อ็มเอส (Root Mean Square) ทรี่ าบด้านบนสุดของรูปสญั ญาณ 2.9 Overshoot เพอ่ื วดั โอเวอร์ชทู้ ในอัตรารอ้ ยละของขอบ 2.10 Preshoot เพอ่ื วดั พรชี ู้ทในอตั ราร้อยละของขอบ 3. Time เลือกพารามเิ ตอร์การวัดทางเวลา 3.1 Period วดั คาบเวลาของรปู คลืน่ 3.2 Freq วัดความถขี่ องรูปคลนื่ 3.3 Rise time วดั ขอบขาขนึ้ (Rise time) ของรปู คลนื่ 3.4 Fall time วดั ขอบขาลง (Fall time) ของรูปคลน่ื 3.5 +Width วดั ความกว้างของรูปคล่นื ส่เี หลยี่ มด้านบวก 3.6 -Width วัดความกวา้ งของรูปคลนื่ สเี่ หลยี่ มดา้ นลบ 3.7 +Duty วดั ดิวตไ้ี ซเคลิ (Duty cycle) ของรูปคล่นื สีเ่ หลยี่ มดา้ นบวก 3.8 -Duty วดั ดวิ ตี้ไซเคิลของรปู คลนื่ สเ่ี หลย่ี มด้านลบ 3.9 Delay1→2 วัดสัญญาณความล่าช้า (Delay) ระหว่างช่องสัญญาณทั้ง 2 ช่องที่ขอบขาขึ้นของสญั ญาณ 3.10 Delay1→2 วัดสัญญาณความล่าช้าระหว่างช่องสัญญาณท้ัง 2 ช่องท่ีขอบขาลงของสัญญาณ 3.11 Phas1→2 วัดค่าเบี่ยงเบนระหว่างเฟสของท้ัง 2 ช่องสัญญาณท่ีขอบขาข้ึนของสญั ญาณ 3.12 Phas1→2 วัดค่าเบ่ียงเบนระหว่างเฟสของทั้ง 2 ช่องสัญญาณที่ขอบขาลงของสัญญาณ 4. Clear ล้างผลการวัดบนจอภาพ 5. Display All แสดงการวัด 5.1 OFF ปิด 5.2 ON เปิด

(221) เอกสารประกอบการสอน วิชา เครอื่ งมอื วัดไฟฟ้าและอิเล็กทรอนกิ ส์ ภาพท่ี 139 เมนูการวัดแรงดันไฟฟา้ ทีม่ า : DS1000E Datasheet, 2014 ภาพที่ 140 เมนกู ารวัดทางเวลา ทมี่ า : DS1000E Datasheet, 2014การปรับเทยี บตนเอง ฟังก์ช่ันการปรับเทียบตนเอง (Self-Calibration) ใช้สาหรับทดสอบการทางานของวงจรต่าง ๆภายในออสซลิ โลสโคปเพอื่ ให้มกี ารทางานที่ถูกต้องซึ่งสามารถจะทาที่ใดเวลาใดก็ได้ โดยฟังก์ชั่นน้ีจะทาการปรับเทียบท้งั ระบบควบคุมทางแนวต้ังและแนวนอน การปรับเทียบตนเองนี้จะต้องทาเมื่อเมื่อค่าอุณหภูมิใช้งาน (Ambient temperature) มกี ารเปลยี่ นแปลงไปมากกว่า 5 องศาเซลเซียส สามารถทาไดโ้ ดย 1. ปลดสายวัดสัญญาณออกจากออสซิลโลสโคปออกในทุกชอ่ งสญั ญาณ 2. กดปุ่ม Utility เลอื ก Self-Cal เพื่อเขา้ สหู่ น้าจอ self-calibration 3. กดปมุ่ RUN/STOP เพอื่ เรมิ่ การทางาน

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่อื งมือวดั ไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ ส์ (222) ภาพที่ 141 ฟังกช์ น่ั การปรับเทยี บตนเอง ทม่ี า : DS1000E Datasheet, 2014 การปรับเทียบโพรบ 1. ตง้ั คา่ การลดทอนของโพรบบนออสซลิ โลสโคป โดย 1.1 ตอ่ สายโพรบเข้าที่ขั้วอนิ พทุ (Input) ของช่องสัญญาณท่ี 1 1.2 กดปุ่ม ch1 บนเคร่อื ง (ภาพท่ี 142) และเลือกคาสั่ง Probe และเลือกค่าการลดทอนของโพรบให้ตรงกับการต้งั คา่ บนสายโพรบ (ภาพที่ 143) เช่น หากตง้ั คา่ การลดทอนท่ีโพรบเป็น × 10 ก็ให้ต้ังค่าการลดทอนบนออสซลิ โลสโคปเปน็ 10X เชน่ กัน 2. ตอ่ ปลายโพรบเข้าที่จดุ ทดสอบการทางาน (ภาพท่ี 144) 3. กดปมุ่ Auto บนออสซลิ โลสโคป จอภาพจะแสดงภาพสญั ญาณและปรับคา่ ใหโ้ ดยอตั โนมัติ 4. ลกั ษณะของสัญญาณทีแ่ สดงบนออสซิลโลสโคปควรเปน็ ดงั ภาพที่ 145 (ข) 5. หากตอ้ งวัดสญั ญาณไฟฟ้าทงั้ 2 ช่องสัญญาณ (ch1 และ ch2) ให้ทาการปรับเทยี บโพรบทัง้ 2สายด้วยช่องนาสญั ญาณเขา้ ทั้ง 2 ชอ่ ง ภาพที่ 142 ปมุ่ ควบคมุ การทางานบนจอภาพ ที่มา : DS1000E Datasheet, 2014

(223) เอกสารประกอบการสอน วิชา เครอ่ื งมอื วัดไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนกิ ส์ ภาพที่ 143 การต้งั คา่ การลดทอนของโพรบ ที่มา : DS1000E Datasheet, 2014 ภาพที่ 144 การปรบั เทยี บโพรบ ท่ีมา : DS1000E Datasheet, 2014 (ก) (ข) (ค )ภาพที่ 145 รปู สัญญาณจากการปรับเทียบโพรบ (ก) การชดเชยสญั ญาณมากเกนิ ไป (ข) สญั ญาณที่ถูกตอ้ ง (ค) การชดเชยสญั ญาณนอ้ ยเกนิ ไป ท่ีมา : DS1000E Datasheet, 2014

เอกสารประกอบการสอน วิชา เคร่ืองมอื วัดไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (224)การวดั แรงดนั ไฟฟ้าโดยอัตโนมัติ 1. ตอ่ สายวัดสญั ญาณเขา้ กับออสซลิ โลสโคปและทาการปรบั เทียบสายวดั สญั ญาณ 2. เลือกชอ่ งสัญญาณทตี่ อ้ งการวัด (CH1 หรือ CH2) โดยกดปุ่ม MENU เลือก CH1 หรอื CH2ขึน้ อยู่กับการต่อสายวดั สัญญาณ หรอื ตามสัญญาณทส่ี นใจ 3. กดปุ่ม Measure เลือก Source เลือก CH1 หรือ CH2 4. กดปมุ่ CH1 เลือก Coupling เลือก GND จะปรากฏเส้นสัญญาณเป็นเส้นตรงข้ึนบนจอภาพใหห้ มนุ ปมุ่ เพือ่ เล่ือนเสน้ สญั ญาณไปยงั ตาแหน่งอา้ งองิ 0 โวลตท์ ่ตี อ้ งการ 5. กดปุ่ม CH1 เลือก Coupling เลอื ก DC หรอื AC (ข้นึ อยู่กบั ชนดิ สญั ญาณที่ต้องการวัด) และนาสายวัดสัญญาณไปวดั สัญญาณไฟฟ้าท่ีตอ้ งการ 6. กดปุ่ม AUTO ออสซิลโลสโคปจะทาการปรับค่าการวัดให้โดยอัตโนมัติและปรากฏเส้นสัญญาณขึ้นบนจอภาพ 7. เพ่ือดูค่าการวัดท้ังหมดให้ต้ังค่า Display All ไปที่ ON พารามิเตอร์การวัดท้ัง 18 ค่าจะแสดงขึน้ บนหนา้ จอ 8. เลือกพารามิเตอร์สาหรับการวัด โดยการกดปุ่ม Measure เลือก Voltage และเลือกพารามิเตอร์ท่ีต้องการวัด เช่น Vmax หรือ Vmin เป็นต้น โดยดูหัวข้อระบบเมนู (พารามิเตอร์การวัดแรงดันไฟฟา้ ) ประกอบ 9. เพื่อให้ได้ค่าการวัดแสดงบนหน้าจอ เลือกพารามิเตอร์การวัดที่ต้องการโดยการกดปุ่มที่อยู่ดา้ นขวาของเมนูและอา่ นข้อมลู ทข่ี อบดา้ นล่างของหน้าจอภาพ หากแสดงข้อมูลเป็น \"*****\" หมายความว่าไม่สามารถวัดพารามิเตอร์นน้ั ๆ ได้ 10. การล้างคา่ การวัด กดปุ่ม Clear คา่ การวัดอตั โนมัตทิ งั้ หมดจะหายไปจากหน้าจอ ภาพท่ี 146 พารามิเตอรต์ ่าง ๆ สาหรบั การวดั แรงดนั ไฟฟา้ ของรปู คล่ืนไฟฟา้ ทมี่ า : DS1000E Datasheet, 2014