การหาค่าความไวของเครื่องมือวัด

เครื่องมือวัดและความไว (Sensitivity)

ความหมายของความไว (Sensitivity)

• ความไว (Sensitivity) ของเครื่องมือวัดหมายถึง อัตราส่วนของความต้านทานต่อโวลต์เต็มสเกล หรือ Ohm per Volt เป็นค่าที่บ่งบอกถึงคุณภาพของเครื่องมือวัด

คุณภาพของเครื่องมือวัด

• เครื่องมือวัดที่ดีควรมีความไวสูง โดยทั่วไปเครื่องวัดที่มีความไว 20,000 Ohm/Volt ขึ้นไปถือว่ามีคุณภาพสูง

การสังเกตความไวของเครื่องวัด

• ความไวของเครื่องวัดไฟฟ้าสามารถสังเกตได้จากปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเครื่องวัดและทำให้เข็มชี้บ่ายเบนจนสุดสเกล

หน่วยของความไว

• ความไวของโวลต์มิเตอร์มีหน่วยเป็น โอห์มต่อโวลต์ (Ohm/Volt)

ผลของค่าโอห์ม/โวลต์ที่สูง

• เครื่องวัดที่มีค่าโอห์ม/โวลต์สูง จะทำให้ค่าที่วัดได้มีความแม่นยำมากขึ้น

ความสัมพันธ์ของความไวและย่านการวัด (Range)

• ค่าความไวและย่านการวัด (Range) จะบอกให้ทราบถึงค่าความต้านทานด้านอินพุต (Input Impedance) ของโวลต์มิเตอร์

ส่วนประกอบของเครื่องวัดไฟฟ้า (รูปที่ 1.1)

• เข็มชี้: ทำหน้าที่เป็นตัวชี้ค่าที่วัดได้บนสเกล

ตัวต้านทาน Rx (รูปที่ 1.2)

• ในวงจร มีหน้าที่เป็นตัวปรับค่า

สัญลักษณ์ A (รูปที่ 1.2)

• ในวงจรคือ แอมมิเตอร์ (Ammeter)

ความผิดพลาดในการวัด (Error)

ความผิดพลาดสัมบูรณ์ (Absolute Error)

• หมายถึง ค่าผิดพลาดที่เกิดจากการเปรียบเทียบกันระหว่างค่าที่วัดได้กับค่าที่เป็นจริง

ความผิดพลาดสัมพัทธ์ (Relative Error)

• หมายถึง ค่าที่ได้จากค่าที่วัดผิดพลาดไปจากค่าที่เป็นจริงเทียบกับค่าที่เป็นจริง คิดเป็นค่าร้อยละ

สาเหตุของความผิดพลาด

• ความผิดพลาดอาจเกิดจากหลายสาเหตุ เช่น ความผิดพลาดของเครื่องมือวัด, ความผิดพลาดในการอ่านค่า, หรือความผิดพลาดที่เกิดจากสภาพแวดล้อม

การใช้งานโวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์กระแสตรง (DC)

การต่อใช้งานโวลต์มิเตอร์กระแสตรง

• จะต้องต่อขนานกับวงจรหรืออุปกรณ์ที่ต้องการวัดแรงดัน

การตั้งย่านวัดโวลต์มิเตอร์

• ควรตั้งย่านวัดที่สูงที่สุดก่อน แล้วจึงค่อยๆ ปรับลดลงมาจนถึงค่าที่สามารถอ่านค่าได้สะดวก

การต่อใช้งานแอมมิเตอร์กระแสตรง

• จะต้องต่ออนุกรมกับวงจรที่ต้องการวัดกระแส

การตั้งย่านวัดแอมมิเตอร์

• ควรตั้งย่านวัดที่สูงที่สุดก่อน แล้วจึงค่อยๆ ปรับลดลงมาจนถึงค่าที่สามารถอ่านค่าได้สะดวก

การวัดค่าความต้านทานโดยใช้หลักการโวลต์-แอมป์

เหตุผลที่ต้องมีแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง

• เพื่อใช้กฎของโอห์ม (V = IR) ในการคำนวณค่าความต้านทาน

วิธีการวัดที่เหมาะสมกับค่าความต้านทานต่ำ

• วิธีการวัดแรงดันที่ถูกต้อง (Collect Volts) เหมาะสำหรับการวัดค่าความต้านทานที่ไม่ทราบค่าซึ่งมีค่าต่ำ

หลักการพิจารณาในการเลือกวิธีการวัด

• พิจารณาจากค่าความต้านทานที่ไม่ทราบค่า ว่ามีค่าสูงหรือต่ำ เพื่อเลือกวิธีการวัดที่เหมาะสม

วงจรวิธีการวัดแรงดันที่ถูกต้อง (รูปที่ 5.1)

• เหมาะสำหรับวัดค่าความต้านทานที่ไม่ทราบค่าซึ่งมีค่าต่ำ

วงจรวิธีการวัดกระแสที่ถูกต้อง (รูปที่ 5.2)

• เหมาะสำหรับวัดค่าความต้านทานที่ไม่ทราบค่าซึ่งมีค่าสูง

การขยายย่านวัดของมิเตอร์

ความสำคัญของค่าความต้านทานภายใน

• ผู้ออกแบบจำเป็นต้องทราบค่าความต้านทานภายในของมิเตอร์ (Internal Resistance) เพื่อกำหนดค่าตัวต้านทานภายนอกในการขยายย่านวัดได้อย่างถูกต้อง

Variable Resistance Method

• ทำได้โดยหาค่า R คือค่าความต้านทาน R, ที่ทำให้เข็มของมิเตอร์ชี้เต็มสเกลและหาค่า R, คือค่าความต้านทาน R, ที่ทำให้เข็มของมิเตอร์ครึ่งสเกล

Shunt Resistance Method

• หมายถึง วิธีการนำค่าความต้านทานภายนอกมาขนานกับความต้านทานภายในของมิเตอร์

การออกแบบโวลต์มิเตอร์

การคำนวณค่าความต้านทานขยายย่านวัด (รูปที่ 7.1 (C))

• สามารถคำนวณค่าความต้านทานขยายย่านวัด (R1, R2, R3) ได้ เมื่อทราบค่าของ R และกระแสเต็มสเกล

การออกแบบแอมมิเตอร์

การต่อชันท์ (Shunt) เพื่อวัดกระแสสูง

• สามารถทำได้โดยการต่อชันท์ (Shunt) ขนาดกับขดลวดเคลื่อนที่เพื่อแบ่งกระแส

ค่า R คืออะไร

• ค่าความต้านทาน ขันท์แต่ละย่านวัด

โอห์มมิเตอร์เบื้องต้น

แบตเตอรี่ (E)

• แบตเตอรี่ทำหน้าที่จ่ายพลังงานให้กับวงจร

ความสัมพันธ์ระหว่าง Rx และ Ix

• Rx แปรผกผันกับ Ix

แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ

• ดังรูป 10.1

ตัวต้านทานที่ไม่ทราบค่า

• ดังรูป 10.1

ไดโอด

• ดังรูป 11.1 (a) ทำหน้าที่เป็นตัวเรียงกระแส

วงจรโวลต์มิเตอร์ไฟสลับเต็มคลื่น

• ดังรูป 11.1 (b)

โครงสร้างของแอมมิเตอร์กระแสสลับที่ใช้วงจรเรียงกระแสและแอมมิเตอร์แบบขดลวดเครื่องที่

• ดังรูป 12.1

อัตราส่วนของพลังงานที่ใช้งานจริงต่อพลังงานที่ถูกส่ง

• ค่าตัวประกอบกำลัง (Power Factor)

ค่าของ Power Factor

• มีค่าสูงสุดที่ 1