ข้อควรระวังในการใช้งานมิเตอร์



โดย จิตรยุทธ จุณณะภาต (HS0DJU)

ขึ้นชื่อว่าเป็นนักวิทยุสมัครเล่นแล้ว ก็คงมีความรู้เกี่ยวกับไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์บ้าง อย่างน้อยก็ควรเพียงพอที่จะดำเนินกิจกรรมของเราได้อย่างปลอดภัย เครื่องมือวัดแต่ละชนิดล้วนออกแบบมาเพื่อการวัดข้อมูลทางไฟฟ้าให้แม่นยำที่สุด อย่างไรก็ตามตัวมันเองก็ไม่ได้ทำงานอย่างสมบูรณ์ หลายกรณีสามารถให้ข้อมูลที่ผิดพลาดกับเราได้ เรามาดูมิเตอร์สองแบบหลักๆ ที่เราใช้กันมากคือ

โวลท์มิเตอร์

ในการออกแบบตัวมิเตอร์ จะพยายามทำให้มีความต้านทานสูงมาก เช่น 50KOhm หรือมากกว่า อาจจะเป็นหลาย MOhm ก็ได้ถ้าเป็นแบบดิจิตอลเวลาเอาไปวัดโวลเตจที่ตกคร่อมอุปกรณ์อะไร  เราจึงต่อ "คร่อม" ไปได้ตรงๆ ก็จะเหมือนไม่มีมันอยู่ (ซึ่งก็มีแหละ และ อาจจะ "รบกวน" ค่าที่วัดได้บ้าง ในหลายกรณี)

แอมป์มิเตอร์

ถ้าเป็นอมป์มิเตอร์ จะตรงกันข้ามกับโวลท์มิเตอร์ คือมีความต้านทานในตัวเองต่ำมาก เช่น 0.1 หรือ 0.01 โอห์ม เวลาเราเอาไปวัดว่า กระแสไหลผ่านเท่าไร เราจึงต่อ "อนุกรม" ไปกับวงจรหรือสิ่งที่เราอยากรู้ ว่ากระแสไหลเท่าไร (ซึ่งความต้านทานของตัวแอมมิเตอร์ 0.1 โอห์มนี้อาจจะ "รบกวน" ค่าที่วัดก็ได้ แต่ ส่วนใหญ่ ไม่กวน

ลองดูตัวอย่างกันว่าเกิดอะไรขึ้นบ้างเมื่อเราต่อมิอเตอร์เข้ากับวงจรที่เราต้องการวัดค่าทางไฟฟ้าของมัน

ภาพที่ 1 วงจรอนุกรมแบบ
โวลเตจดิไวเดอร์ (แบ่งแรงดัน)

วงจรในภาพที่ 1 จะมีกระแสไหล 1 มิลลิแอมป์ และโวลเตจตกคร่อม ตัวความต้านทานตัวล่าง 10 โวลท์ แต่ถ้า เราเอาโวลท์มิเตอร์ ที่มีความต้านทานภายใน 10 KOhm ไปวัดคร่อมตัวความต้านทานตัวล่าง จะเกิดอะไรขึ้น

ภาพที่ 2 วงจรแบ่งแรงดันเมื่อ

เราต่อโวลท์มิเตอร์เข้าไป

ภาพที่ 2 ความต้านทานรวม ด้านล่าง จะเป็นการขนานกันของตัวความต้านทานเดิมในวงจร และ ความต้านทานภายในของโวลท์มิเตอร์เหลือ 5 KOhms กระแสไหลในวงจรเปลี่ยนเป็น

I = 20V/15KOhm
  = 0.0013 A
หรือ 1.3mA คือค่าจะผิดไปจากเดิมมาก (30%)
ส่วนโวลเตจที่ตกคร่อมส่วนล่างของวงจร กลายเป็น
V = IR
 = 0.0013 x 5KOhm
 = 6.66 โวลท์
เห็นไหมครับผิดไปจากเดิมมาก

ในกรณีของ แอมป์มิเตอร์ก็เหมือนกัน มันทำให้การวัดเพี้ยนไปได้

 

 

ภาพที่ 3 วงจรความต้านทาน
ที่ทำให้เกิดกระแสไหลผ่าน

วงจรตามภาพที่ 3 นี้ จะมีกระแสไหล 2 แอมแปร์
คราวนี้ ลองต่อแอมป์มิเตอร์ เข้าไป โดยมี ความต้านทานภายใน 0.1 โอห์ม เกิดอะไรขึ้น

 

ภาพที่ 4 วงจรความต้านทาน
เมื่อต่ออนุกรมด้วยแอมมิเตอร์
เพื่อวัดกระแสที่ไหลในวงจร

เห็นไหมครับว่ากระแสไหลผิดไปจากเมื่อไม่มีมิเตอร์ต่ออยู่

แล้วมิเตอร์อ่านได้เท่าไรล่ะ

จะเห็นว่าในกรณีที่เราเอาโวลท์มิเตอร์ไปวัดศักดาตกคร่อมความต้านทานสูงๆ หรือ เอาแอมป์มิเตอร์ไฟต่ออนุกรมอยู่ในวงจรที่มีความต้านทาน (ลูป) ต่ำ จะทำให้มีโอกาสวัดค่าออกมาได้ผิดเพี้ยนจากความจริง เพราะตัวมิเตอร์เองทั้ง "รบกวน" วงจรเหล่านั้น และให้ค่าที่ไม่ตรงตามความเป็นจริงด้วย  โดยที่ทั้งสองกรณี คือโวลท์มิเตอร์และแอมมิเตอร์จะวัดค่าได้เป็นเท่าไร ต้องไปดูสิ่งที่เรียกว่า Sensitivity ของมิเตอร์ทั้งสองอีกทีหนึ่ง ซึ่งถ้ามีโอกาสจะอธิบายในบทความต่อๆ ไปครับ