14

การทดลองท 2

การวดไฟฟากระแสสลบ (AC MEASEREMENT)

เรยบเรยงโดย ผศ.อดมศกด ย งยน กนยายน 2553

1. วตถประสงค

1. ฝกการใชเครองวดไฟฟากระแสสลบ และออสซลโลสโคป (Oscilloscope)

2. เพอใหเขาใจคาตาง ๆ ในระบบไฟฟากระแสสลบ

(ก) รปรางภายนอกของโวลทมเตอร และแอมมเตอรวดไฟฟากระแสสลบ

(ข) แบบแผนเหลกเคลอนท

รปท 1 มเตอรแบบเขมชวดคาไฟฟากระแสสลบ

15

2. ทฤษฎ

2.1 มเตอรวดไฟฟาแบบเขมช

มเตอรวดไฟฟากระแสสลบแบบเขมชมทงวดแรงดนไฟฟา และกระแสไฟฟา ดงแสดงเปน

ตวอยางในรปท 1 (ก) และรปท 1 (ข) แสดงโครงสรางภายในแบบแผนเหลกเคลอนท (Moving Iron)

ถาใชมเตอรทเปนแบบขดลวดเคลอนท (Moving – Coil) จะตองมการเรกตไฟเออร (Rectifier) ซงจะ

เปลยนไฟฟากระแสสลบเปนไฟตรงเพอจายไฟฟาตรงจายใหแกขดลวดเคลอนท คาทอานไดจากมเตอร

ไฟฟากระแสสลบแสดงเปนคา Root Mean Square (RMS)

2.2 ออสซลโลสโคป (Oscilloscope)

ออสซลโลสโคปเปนเครองมอวดทสามารถแสดงรปรางของสญญาณแรงดนไฟฟาได ทาให

สามารถวดคาความถ (Frequence), ความสง หรอ แอมปลจด (Amplitude) มมแตกตางระหวางเฟส

(Phase Shift Angle) และดความเพยนของสญญาณ ซงแสดงบลอคไดอะแกรมการทางานพนฐานดง

รปท 2

รปท 2 บลอคไดอะแกรมวงจรการทางานพนฐานของออสซลโลสโคป

หวใจของออสซลโลสโคป

หวใจหลกของออสซลโลสโคป คอ หลอดรงสแคโทด (Cathode – Ray Tube : CRT)

เปนหลอดสญญากาศแบบพเศษ มโครงสรางของหลอดดงรปท 3 สวนประกอบหลก ๆ ไดแก ไสหลอด,

ขวแคโทด, แอโนด, เพลตหกเหทางแนวนอน, เพลตหกเหทางแนวตง และจอแสดงผลแบบ

ฟลออเรสเซนต

วงจรขยายแนวตง

(Vertical Amplifier)

วงจรจายไฟเลยง

วงจรกาเนด

สญญาณฐานเวลา

(Time Base)

ทรกเกอรวงจรขยายแนวนอน

(Horizontal Amplifier)

หลอด

CRT

Input y

Input x

16

รปท 3 โครงสรางของหลอดรงสแคโทดทใชในออสซลโลสโคป

อเลกตรอนจะเคลอนทออกจากแคโทดเมอไสหลอดถกทาใหรอนเนองจากจายกระแสไฟฟา

เขาไสหลอด ผานการโฟกสใหลาอเลกตรอนทกระจดกระจายจากแคโทดใหกลายเปนลาอเลกตรอนท

เปนแนวเสนตรงโดยแผนแอโนด ทศทางการเดนทางของลาอเลกตรอนสามารถควบคมได โดยปอน

สญญาณเขาทแผนเพลตหกเหทางแนวนอนและแนวตง (Vertical Deflection Plate & Horizontal

Deflection Plate)

เมออเลกตรอนพงไปตกกระทบทจอแสดงผลแบบฟลออเรสเซนต ซงจะฉาบไวดวยสารท

เรยกวา ฟอสเฟอร (Phosphor) ทาใหเกดแสงขนทจอ

การทางานเบองตนของออสซลโลสโคป

พจารณาบลอกไดอะแกรมการทางานของออสซลโลสโคปในรปท 2 สญญาณททาการวด

จะถกปอนเขามาทางอนพท Y ของออสซลโลสโคป โดยปกตจะตองผานวงจรลดทอนสญญาณ

(Attenuation) เพอปองกนไมใหสญญาณทเขามามความแรงเกนไป เมอผานวงจรลดทอนสญญาณแลว

จะผานเขาไปยงวงจรขยายสญญาณทางแนวตงสญญาณทไดรบการขยายแลวจะถกสงไปยงเพลตหกเห

ทางแนวนอนของหลอด CRT

สวนทรกเกอร ทาหนาทควบคมใหการเคลอนทของลาอเลกตรอนในแตละรอบของ

คาบเวลาของสญญาณททาการวดมจดเรมตนจดเดยวกน เพอทาใหรปสญญาณทแสดงบนจอภาพไมสน

แตเปนลาเสนทคมชดเพยงเสนเดยว สวนทรกเกอรจะเรมทางานเมอมสญญาณอนพทเขามาทางอนพท

Y ในสวนนจะสงสญญาณไปกระตนใหวงจรกาเนดสญญาณฐานเวลา (Time Base)

วงจรกาเนดสญญาณฐานเวลาจะทาหนาทใหลาอเลกตรอนเคลอนทกวาดไปทางแนวนอน

และทาการกาเนดสญญาณทมขนาดเพมขนอยางคงทกบเวลา นนกคอ สญญาณรปฟนเลอย สญญาณจะ

ไดรบการขยายโดยวงจรขยายทางแนวนอน แลวปอนเขาทแผนเพลตหกเหทางแนวนอนของหลอด CRT

โดยเรมตนเคลอนทจากดานซายของจอไปดานขวาดวยความเรวคงท การเคลอนทจะมองเหนเปน

17

จดเคลอน และเมอเคลอนทไปจนสดกจะกลบมาเรมตนใหม ทาใหผใชงานมองเหนเปนเสนสวางบน

จอภาพ การเคลอนทกลบมาจดเรมตน (Retrace) จะตองใชเวลานอยมาก ๆ จนทาใหแสงของการสะบด

กลบมาเรมตนใหมมความสวางนอยมากจนตามนษยมองไมเหน จงมองเหนแตเพยงเสนทกวาดไป

เทานน ในรปท 4 แสดงลกษณะของสญญาณรปฟนเลอยและความหมายในแตละชวงเวลาของสญญาณ

ทเกยวของกบการเกดเสนสวางบนจอภาพ

รปท 4 แสดงสญญาณรปฟนเลอยสาหรบปอนเขาทเพลตหกเหทางแนวนอนของหลอดรงสแคโทด

เมอยงไมมสญญาณปอนเขามาทางอนพท Y แรงดนของสญญาณรปฟนเลอยจะคอย ๆ

เพมขนอยางเปนเชงเสน ทาใหเกดการเคลอนทของลาอเลกตรอนเปนเสนสวางจากซายไปขวาปรากฏบน

จอภาพ และเมอถงปลายสดอกดานหนงกจะเกดการสะบดกลบของลาอเลกตรอนเพอกลบไปจดเรมตน

ใหมอกครง จงทาใหผใชงานมองเหนเปนเสนขวางทางแนวนอนปรากฏบนหนาจอตลอดเวลาทยงไมม

การปอนสญญาณเขาทอนพท Y ดงรปท 5

รปท 5 ลกษณะหนาจอทเกดขนเมอยงไมมการปอนสญญาณอนพท Y

ชวงลากเสน

จากซายไปขวา

ชวงสะบดกลบ

สญญาณรปฟนเลอย

18

เมอสญญาณเขามาทางอนพท Y จะถกปอนเขาสเพลตหกเหทางแนวตง ทาใหลาอเลกตรอน

เกดการหกเหเคลอนทเปนรปตามสญญาณทปอนเขามา เชน เปนรปซายน, สเหลยม หรอสามเหลยม

ถาหากความถของสญญาณททาการวดเทากบความถของสญญาณรปฟนเลอย ผใชจะมองเหนรป

สญญาณ 1 ไซเกลบนจอภาพดงรปท 6 (ก) แตถาหากความถของสญญาณอนพท Y เปน 2 เทาของ

สญญาณรปฟนเลอย ผใชจะมองเหนรปสญญาณ 2 ไซเกลบนจอภาพดงรปท 6 (ข) ดงนนในการวด

รปสญญาณบนจอภาพจะสามารถแสดงรปสญญาณไดมาก 1 ไซเกล ทงนขนอยกบการตงคาฐานเวลา

ของวงจรกาเนดสญญาณเวลา

(ก) (ข)

รปท 6 แสดงรปคลนทเกดบนจอภาพเมอเปรยบเทยบกบสญญาณรปฟนเลอย

หนาทและการใชงานป มควบคมบนหนาปด

ออสซลโลสโคปมปมและสวทซเลอกใหใชงานหลายแบบดวยกน ดงนนกอนการใชงานจง

ควรทาความเขาใจตอหนาทและการใชงานปมและสวทซเหลานน ในรปท 7 เปนตวอยางหนาปดของ

ออสซลโลสโคป ดงนนการทาความเขาใจในแตละปมขอใหดรปตามไปดวย โดยจะกลาวเฉพาะปมท

สาคญและใชงานบอย ๆ

POWER ON [9] เปนสวทซเปด/ปด จายไฟฟาเขาเครองออสซลโลสโคป

INTENSITY [2] เปนปมหมนสาหรบปรบความสวางของรปสญญาณทปรากฏบนหนาจอ

สโคป

FOCUS [4] เปนปมสาหรบปรบความคมชดของเสนสญญาณทปรากฏบนหนาจอสโคป

19

Y-SHIFT หรอ VERTICAL POSITION [37, 40] เปนปมสาหรบปรบตาแหนงของรป

สญญาณทแสดงบนจอภาพทางแนวตง โดยถาปรบมาทางดานซายจะเปนการปรบตาแหนงลง ถาปรบไป

ทางขวาจะเปนการปรบขน

X-SHIFT หรอ HORIZONTAL POSITION [34] เปนปมสาหรบปรบตาแหนงรป

สญญาณทแสดงบนจอภาพทางแนวนอน โดยเมอปรบไปทางซายจะเปนการเลอนตาแหนงรปไปทางซาย

ถาปรบไปทางขวาจะเปนการปรบรปไปทางขวา

รปท 7 ตวอยางรปรางหนาตาของออสซลโลสโคปทใชกนโดยทวไป

VOLTS/DIV [10, 14] เปนสวทซเลอกสดสวนความสง หรอแอมปลจดของรปสญญาณ

ทจะปรากฏบนจอภาพ มลกษณะการทางานคลายกบสวทซเลอกยานวด (Range) ของโวลตมเตอร

โดยแตละตาแหนงจะเปนการกาหนดสดสวนของแรงดนตอชองบนจอภาพ โดยมสเกลแสดงบนจอภาพ

[42] เชน ถาเลอกไปทตาแหนง 1 V/DIV จะหมายความวา ใน 1 ชอง จะแทนระดบแรงดน 1 โวลต

ถารปสญญาณมความสง 3 ชอง นนหมายถง มระดบสญญาณ 3 โวลต เปนตน และปมทตรงกลางสวทซ

VOLTS/DIV หรอบางเครองจะมปมปรบอยใกลกบปมสวทซ VOLTS/DIV พมพไววา “ CAL ” ถาหมน

ปมนไปทางขวาจนสดจะไดยนเสยง “ คลก ” เหมอนการปดสวทซ จะอยในสภาวะทสญญาณทปรากฏ

บนจอภาพอานระดบไดถกตองตามสเกลทสวทซ VOLTS/DIV ตงไว แตถาไมอยในตาแหนง CAL จะ

อยในสภาวะทสญญาณทปรากฏบนจอภาพอานระดบไดไมถกตองตามสเกลทสวทซ VOLTS/DIV ตงไว

TIME/DIV [18] เปนสวทซเลอกสดสวนความกวางของรปสญญาณทจะปรากฏบนจอภาพ

แตละตาแหนงของสวทซเลอกจะเปนการกาหนดสดสวนของเวลาตอชองบนจอภาพ เชน ถาหากเลอก

20

ไปทตาแหนง 1 mS/DIV หากรปสญญาณมความกวาง 5 ชอง นนหมายความวา รปสญญาณนม

คาบเวลา 5 มลลวนาท และจะใชประโยชนจากคาของคาบเวลาทไดนไปทาการคานวณหาความถของ

รปสญญาณ ถาเปนกรณน 1 คาบ เปนเวลา 5 มลลวนาท ดงนนรปสญญาณจะมความถ 1/(5 × 10-3)

= 200 เฮรตซ และทตรงกลางของสวทซ TIME/DIV หรอบางเครองจะมปมแยกอกปมหนงพมพคาวา

“ CAL ” ใชปรบสดสวนของความกวางเหมอนกบสวทซ TIME/DIV ซงมลกษณะการใชงาน

เชนเดยวกบปม “ CAL ” บนสวทซ VOLTS/DIV เมอตองการใหการปรบสดสวนความกวางของรป

สญญาณเปนไปตามทตงไวทสวทซ TIME/DIV ใหหมนปมชตรงกบ “ CAL ” โดยทวไปอยตรงตาแหนง

ขวาสด

INPUT [12, 16] เปนจดสาหรบปอนสญญาณ (หรอกคอ จดอนพท Y ตามบลอค

ไดอะแกรมในรปท 2) สายนาสญญาณทจะนามาใชปอนสญญาณเขาทจดนใชสายทเรยกวา สายโคแอก

เชยล ซงมอมพแดนซ 50 โอหม โดยมสายถกหมปองกนสญญาณรบกวนและแจคทใชเปนจดปอน

สญญาณ เรยกวา แจค BNC ซงกมอมพแดนซ 50 โอหม เชนกน

AC/DC [11] เปนสวทซใชเลอกลกษณะสญญาณอนพทวามลกษณะเปนสญญาณไฟตรง

(DC) หรอไฟสลบ (AC) หรอกราวด (GND) โดยภายในเครองจะมตวเกบประจตออย หากสญญาณท

ปอนเขาทางอนพทเปนสญญาณไฟตรง กดเลอกสวทซไปทตาแหนง DC สวทซจะลดวงจรตวเกบประจ

ใหสญญาณไฟตรงสามารถผานเขาไปได แตถาเปนสญญาณไฟสลบกดเลอกสวทซไปทตาแหนง AC

สญญาณจะคบปลงผานตวเกบประจสวงจรภายในตอไป ถาเลอกตาแหนงกราวด (GND) จะเปนการ

ลดวงจรอนพท Y ลงกราวด สวนสายนาสญญาณทตอกบวงจรทวดจะเปดวงจรไมนาสญญาณแสดงท

จอภาพ ดงนนการปดสวทซนอยในตาแหนงของกราวนจะไมทาใหวงจรทวดเกดการลดวงจร

ปมควบคมการทรกเกอร จะใชชวยใหภาพบนจอมความนงมากทสด นนคอ ทาใหทกรอบ

ของการแสดงรปสญญาณบนจอภาพมจดเรมตนของการสแกนลาอเลกตรอนในหลอด CRT เปนจด

เดยวกนทกครง ปมควบคมนมดวยกน 4 รปแบบ คอ

1. สวทซ AUTO/NORMAL ถาหากเลอกสวทซไปทตาแหนง AUTO วงจรจะจดการทรก

เองโดยอตโนมต แตถาหากเลอกไปทตาแหนง NORMAL การเรมตนของสญญาณทรกเกอรนจะเรมขน

เมอตอสายโพรบวดอนพท Y วดสญญาณทมรปคลน โดยทวไปแลวมกเลอกไวทตาแหนง AUTO

มากกวา

2. ปม TRIGGER LEVEL [30] ใชปรบตาแหนงของรปคลนทเวลาเรมตนแสดงรปสญญาณ

บนจอภาพ โดยปกตวงจรภายในออสซลโลสโคปจะพยายามทาใหการเรมตนแสดงรปในแตละรอบมา

เรมทจดเดยวกนอยแลว แตในบางทอาจมความคลาดเคลอนบาง กใชปมนปรบชดเชย

3. ปม SLOPE CONTROL [22] ใชเลอกใหวงจรทรกเกอรสามารถเลอกการทรกในชอง

ของรปสญญาณรปคลนในซกบวกหรอซกลบ

21

4. สวทซ INT-LINE-EXT [26] ใชเลอกแหลงกาเนดสญญาณทรกเกอร ถาเลอกมาท

ตาแหนง INT จะเปนการเลอกใชสญญาณทรกเกอรจากแหลงกาเนดภายในออสซลโลสโคป ถาเลอกมา

ทตาแหนง LINE สญญาณทรกเกอรจะมาจากสญญาณไฟฟากระแสสลบ 220 โวลท 50 Hz. สดทายถา

เลอกตาแหนง EXT จะเปนการเลอกใชสญญาณทรกเกอรจากภายนอกทนาเขามาจากขวตอ EXT TRIG

การใชงานออสซลโลสโคป

ออสซลโลสโคปเปนเครองมอวดทใชวดแรงดนเปนหลก ดงนนการตอสายนาสญญาณ

ของออสซลโลสโคปเขาวงจรเพอวดรปคลนสญญาณจงตองตอขนานเชนเดยวกบการใชโวลตมเตอรวด

แรงดน ดงรปท 8 กอนทาการวดควรตงระดบอางอง หรอตาแหนงระดบแรงดน 0 โวลต โดยทวไปจะให

อยกงกลางจอ โดยการเลอกสวทซ AC/DC ไปยงตาแหนงกราวด จะเหนเสนสวางเกดขนบนจอ ใหปรบ

ปม Y-SHIFT เลอนตาแหนงของเสนสวางนนไปอยกงกลางจอ รปสญญาณทแสดงบนจอภาพของ

ออสซลโลสโคปจะเปนรปทแสดงความสมพนธระหวางแรงดนกบเวลา โดยในแกนตงหรอ Y เปนแกน

ของแรงดน สวนแกนนอนหรอ X เปนแกนของเวลา ดงนนในการวดสญญาณของออสซลโลสโคปจง

สามารถบอกไดทงคาแรงดนและคาคาบเวลาของรปสญญาณนน ๆ นอกจากนยงสามารถใชคานวณหา

คาความถของรปสญญาณนน ๆ ไดอกดวย

รปท 8 การตอออสซลโลสโคปเพอวดสญญาณในวงจร

ในการวดรปสญญาณเมอตอโพรบเขาท ณ จดวดแลว สญญาณจะปรากฏบนจอภาพของ

ออสซลโลสโคป ถาหากไมสามารถอานคาได ผใชงานกสามารถปรบแตงใหสามารถอานคาได โดย

ถาหากรปสญญาณมความสงมากหรอนอยเกนไปกปรบสวทซ VOLTS/DIV เพอใหไดรปสญญาณท

อานคาแรงดนหรอแอมปลจดไดเหมาะสมดงรปท 9

22

รปท 9 การปรบคาระดบสญญาณใหเหมาะสมเพอความสะดวกในการอานคา

ถาหากรปสญญาณทปรากฏมความถสงมาก ๆ รปสญญาณจะอยชดกนจนอานคาของเวลา

ใน 1 ไซเคล (คาบเวลา) ไมได กใหปรบสวทซ TIME/DIV เพอใหรปสญญาณขยายออกจนอานคาของ

เวลาใน 1 ไซเคล ไดชดเจนดงรปท 10

รปท 10 การปรบคาเวลาใหเหมาะสมเพอความสะดวกในการอานคา

23

การอานคาบนจอออสซลโลสโคป

(ก) การอานคาแรงดน สามารถอานได 2 แบบคอ เปนแรงดนสงสดในซกเดยวของสญญาณ

หรอ Vp (Volt Peak) และคาแรงดนสงสดจากยอดถงยอด หรอ Vp-p (Volt Peak to Peak) วธการอาน Vp

เรมจากเมอรปสญญาณปรากฏบนจอของออสซลโลสโคป ใหนบจานวนชองตารางทมรปสญญาณนน

บรรจอย โดยเรมนบจากยอดของสญญาณลงมายงระดบกราวด ในรปท 11 นบได 3 ชอง นาจานวน

ชองทนบไดนนไปคณกบยานการวดทเลอกไวทสวทซ VOLTS/DIV ถาเลอกยานการวดไวทตาแหนง 5

VOLTS/DIV กหมายความวา รปสญญาณนมระดบสญญาณเทากบ 15 Vp สวนในการอานคา Vp-p

ใหนบจานวนชองตารางทมรปสญญาณบรรจอยจากยอดดานบวกไปยอดดานลบ แลวคณดวยคาของยาน

การวดทเลอกไวของสวทซ VOLTS/DIV จากรปท 11 นบได 6 ชอง ตงยานการวดไวทตาแหนง 5

VOLTS/DIV ดงนนรปสญญาณนมระดบสญญาณเทากบ 30 Vp-p

(ข) การอานคาคาบเวลาของสญญาณ ใชวธการเชนเดยวกบการอานคาแรงดน แตใหนบ

จานวนชองตารางทมรปสญญาณบรรจครบเพยง 1 ไซเกล โดยนบจากซายมาขวา แลวนาจานวนชองท

นบไดคณกบคาของยานการวดเวลาทเลอกไวทสวทซ TIME/DIV จะไดคาออกมาเปนคาบเวลาของ

สญญาณใน 1 ไซเคล จากรปท 11 ใน 1 ไซเคล นบได 4 ชอง คาของสวทซ TIME/DIV ทเลอกไวเทากบ

0.5 mS/DIV ดงนนรปสญญาณนมคาบเวลาเทากบ 2 mS หรอ 2 มลลวนาท

(ค) การอานคาความถ ทาไดงาย ๆ เพยงแตนาผลการวดคาบเวลามาคานวณ โดยใชสตร

ความถ (f) เทากบ 1/คาบเวลา (t) จากรปท 11 วดคาบเวลา (เวลาใน 1 ไซเคล) ได 2 มลลวนาท ดงนนรป

สญญาณนมคาความถเทากบ 1/2 × 10 - 3 = 500 เฮรตซ

รปท 11 การอานคาตาง ๆ ของรปสญญาณ

24

คณสมบตของออสซลโลสโคป

คณสมบตของออสซลโลสโคปจะขนอยกบความสามารถในการตอบสนองตอความถของ

วงจรขยายทปอนสญญาณใหแกเพลต Y และคณสมบตของโพรบวด วงจรขยาย Y นควรจะสามารถ

ตอบสนองความถในยานกวางตงแตไฟตรงไปจนถงหลาย ๆ เมกะเฮรตซ สวนโพรบจะตองมอมพแดนซ

สงมาก ๆ และมคาความจนอยทสด โดยปกตโพรบของออสซลโลสโคปควรมอมพแดนซ 10 เมกะโอหม

และมความจประมาณ 5 พโกฟารด นอกจากนยงมโพรบพเศษทสามารถลดทอนสญญาณลงกอนทจะ

ปอนเขาออสซลโลสโคป ปกตจะมสดสวนการลดทอน 10 : 1 ในรปท 12 แสดงการ Compensation สาย

โพรบเพอใหแสดงภาพรปคลนทถกตอง

รปท 12 แสดงปรบแตงสายโพรบเพอใหแสดงภาพรปคลนทถกตอง

2.3 ตวเกบประจ

ตวเกบประจทใชในวงจรอเลกทรอนกสเรยกกนวาคอนเดนเซอร (Condenser) หรอเรยกชอ

ไดอกอยางหนงวาคาปาซเตอร (Capacitor) โครงสรางทวไปจะเปนแผนโลหะ 2 แผน คนกลางดวย

ฉนวนทาหนาท เปนไดอเลกตรก (Dielectric) ตวเกบประจมหลายชนดแตกตางกน แบงตามชนดของ

ไดอเลกตรกทนามาใช เชน

1. แบบเซรามก (Ceramic Capacitors) ดงแสดงในรป 13 (ก) จะมไดอเลกตรกเปนเซรามก

2. แบบฟลมพลาสตก (Plastic – Film Capacitors) ดงแสดงในรป 13 (ข) จะมไดอเลกตรก

เปนสารโพล (Poly) ชนดตาง ๆ ซงบางชนดเรยกกนวา ไมลาร (Mylar) บางชนดเรยกวา แบบโพล

(Poly)

3. แบบไมกา (Mica Capacitors) ดงแสดงในรป 13 (ค) จะมไดอเลกตรกเปนแผนไมกา

(Mica)

25

4. แบบอเลกทรอไลต ( Electrolytic Capacitors) ดงแสดงในรป 13 (ง) จะมไดอเลกตรก

เปนกระดาษ

(ก)

(ข)

(ง)

(ค)

รปท 13

ตวเกบประจ มหนวยวดเปนฟารด (Farad = F) และมหนวยยอยลงไปเปนไมโครฟารด

(Micro Farad = MF หรอ µ F) นาโนฟารด (Nano Farad = nF) และพโคฟารด (Pico Farad = pF) โดยม

ความสมพนธ คอ

pF12

10 1 nF9

10 1F6

10 1F1 μ ×=×=×=

ตวเกบประจแบบไมกา แบบเซรามก แบบไมลาร แสดงคาเปนตวเลข 3 หลก ซงจะแสดง

หลกท 1 และหลกท 2 แสดงคาเปนตวตง

หลกท 3 แสดงคาเปนตวคณในรปกาลงของ 10 โดยมหนวยเปน PF เชน

103 = 10 × 103 pF = 10,000 PF = 10 nF = 0.01 µF

104 = 10 × 104 pF = 100,000 PF = 100 nF = 0.1 µF

26

3. อปกรณการทดลอง

1. ออสซลโลสโคป 1 เครอง

2. มลตมเตอร 1 เครอง

3. แผงทดลองหมายเลข 3 1 ชด

4. เครองกาเนดสญญาณไฟฟา 1 ชด

4. ลาดบการทดลอง

4.1 การทดลองท 1 ตรวจสอบสายนาสญญาณ (สาย Probe)

1. ON สวทซจายไฟฟาใหกบเครองออสซลโลสโคป นาสายโพรบตอเขาชองอนพท CH.1

และ CH.2 เลอนสวทซทสายโพรบใหอยในตาแหนง × 10 (คณ 10)

กดสวทซ GND ทอยเหนอชองอนพท CH.1 และ CH.2

เลอนสวทซหมายเลข 39 (MODE) ไวทตาแหนง DUAL ตงปม VOLTS/DIV ไวท 0.1

V/DIV และ TIME/DIV ไวท 0.2 ms/DIV

หมนปมปรบตาแหนงในแนวตงใหเสนสวางของทงสองชองทบกนอยเสนกลางของ

จอภาพ ปรบปมปรบความสวาง (INTEN.) ของเสนแสดงภาพใหสวางพอเหมาะ และปรบปมปรบ

โฟกส (FOCUS) ใหเสนคมชด

2. กดสวทซ GND ทอยเหนอชองอนพท CH.1 เพอใหปมสวทซ GND ขนมา กดปม

AC/DC ใหอยในตาแหนง DC และปรบปม VAR. ใหอยในตาแหนง CAL. (ถาไมอยในตาแหนง CAL.

จะทาใหอานระดบแรงดนจากสเกลบนจอออสซลโลสโคปไดคาทผดผลาดไป)

นาสายโพรบ CH.1 ตอเขากบขวตอ CAL 2 VP-P (1 KHz) ทตวเครองออสซลโลสโคป จะ

ไดรปคลนสเหลยมดงแสดงในรปท 12 ถาเปนรปคลนแบบ Over หรอ Under Compensated ใหใช ไข

ควงพลาสตกปรบทสายโพรบจนไดรปคลนเปนแบบ Compensated Correctly ดาเนนการเชนเดยวกนน

กบสายโพรบ CH2

3. ON สวทซจายไฟฟาใหกบเครองกาเนดสญญาณไฟฟา (Function Generator) นา

สายสญญาณมาตอเขากบเอาทพทของเครองโดยใหระวงอยาใหปลายสายนาสญญาณแตะกน (ถาสายนา

สญญาณแตะกนจะทาใหวงจรขยายสญญาณของเครองกาเนดสญญาณไฟฟาเสยหาย)

ตงสวทซทเครองกาเนดสญญาณใหกาเนดสญญาณรปซายน (Sinusoidal) ความถ 1 KHz

ระดบแรงดนประมาณ 3 VP หรอ 6 VP-P

CH.1 ตงปม VOLTS/DIV ไวท 0.1 V/DIV และ TIME/DIV ไวท 0.1 ms/DIV นา

สายสญญาณของออสซลโลสโคป CH.1 (ปรบตงสวทซทสายโพรบใหอยในตาแหนง × 10) ตอเขากบ

27

สายนาสญญาณของเครองกาเนดสญญาณไฟฟา ดภาพทจอวาไดรปคลนตรงกบทตงไวทเครองกาเนด

สญญาณหรอไม ถาไมไดใหทาการปรบแตงทปมปรบของเครองกาเนดสญญาณจนได

4. นาสายโพรบของออสซลโลสโคป CH2 (ปรบตงสวทซทสายโพรบใหอยในตาแหนง

× 10) ตอเขากบสายนาสญญาณของเครองกาเนดสญญาณไฟฟา ตงปม VOLTS/DIV 0.2 V/DIV. บนทก

รปคลนทงสองลงในรปท 14 สงเกตวารปคลนของ CH2 จะแตกตางจาก CH1 คอ

…………………………………………………………………………………………………………….

.……………………………………………………………………………………………………………

.……………………………………………………………………………………………………………

.……………………………………………………………………………………………………………

.……………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

.……………………………………………………………………………………………………………

.……………………………………………………………………………………………………………

.……………………………………………………………………………………………………………

รปท 14

CH1 :…………... s/div.…………... V/div.Probe x…...

CH2 :…………... s/div.…………... V/div.Probe x…...

28

4.2 การทดลองท 2 รปคลนทแสดงบนจอออสซลโลสโคป

รปท 15

1. ตอวงจรตามรปท 15 ตงสวทซทเครองกาเนดสญญาณใหกาเนดสญญาณรปซายน

(Sinusoidal) ความถ 1 KHz ระดบแรงดน 3 VP หรอ 6 VP-P

นา CH1 ตงปม VOLTS/DIV ไวท 0.1 V/DIV สายโพรบ × 10 และ TIME/DIV ไวท

0.2 ms/DIV นาสายโพรบของออสซลโลสโคป CH1 ตอเขาทจด 1 และ G

CH2 ตงปม VOLTS/DIV ไวท 0.1 V/DIV สายโพรบ × 10 ตอเขาทจด 2 และ G (สาย

กราวนของสายโพรบทงสองจะตอรวมกนอยในเครองออสซลโลสโคป ดงนนสายกราวนของโพรบ

ทงสองจะตองตอทจดเดยวกน ถาตอทตางจดกนจะเกดการลดวงจรระหวางจดทตอสายโพรบ) เขยน

รปคลนทงสองในรปท 16

CH1 :…………... s/div.…………... V/div.Probe x…...

CH2 :…………... s/div.…………... V/div.Probe x…...

R1 = 1k

R2 = 500

21

G

VR1

VR2

CH1 CH2

FunctionGenerator

I

VS

29

รปท 16

2. อานคาแรงดนทเวลาตาง ๆ บนทกลงในตารางท 1

ทาการคานวณหากระแสทไหลในวงจรทเวลาตาง ๆ จาก

A. 2R

R2V I =

และทาการคานวณหากาลงไฟฟาทจายใหแกตวตานทาน R2 ทเวลาตาง ๆ จาก

watt. I.R2VP =

ตารางท 1 แรงดนไฟฟา, กระแสไฟฟา, กาลงไฟฟาทเวลาตาง ๆ ( ปรบ Time/Div =0.1msec )

เวลา t (msec.) VS ( Volts) VR2 ( Volts) I (mA.) P (mW.)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

3. จากรปคลนทไดจาก CH2 สามารถทราบคณลกษณะของรปคลนทตวตานทาน R2ไดดงน

3.1 Peak Voltage = VP = ………………………… V.

3.2 Peak Current = IP = ………………………….. mA

3.3 Peak to Peak Voltage = VP-P = …………………………….. V.

3.4 Root Mean Square Voltage = Vrms = 2

PV ………………………. V.

3.5 Root Mean Square Current = Irms = 2

PI ……………………… A.

30

3.6 Average Power = Pave = Vrms × Irms = ……………………… W.

3.7 Period = T = ……………………….. msec.

3.8 Frequence = f = ==1

T

1 …………………….. Hz.

3.9 ω = 2.π.ƒ = 2.π…………………. = ………………………… rad.

3.10 แรงดนตกครอม ค.ต.ท. R2 เปลยนแปลงตามเวลาเขยนเปนสมการไดคอ

v(t) = VP . sin(ϖ.t) V.

= ………………………………………………. V.

4. นามลตมเตอรตงยานวด AC Voltage 10 V.

วดแรงดน V1G ได = …………………….. V.

วดแรงดน V12 ได = …………………….. V.

วดแรงดน V2G ได = …………………….. V.

4.3 การทดลองท 3 Phase Shift ของรปคลนอานจากจอออสซลโลสโคป

(ก) (ข)

รปท 17

1. ตอวงจรตามรปท 17 (ก) ตงสวทซทเครองกาเนดสญญาณใหกาเนดสญญาณรปซายน

(Sinusoidal) ความถ 1 KHz ระดบแรงดนประมาณ 3 VP หรอ 6 VP-P

นา CH1 และ CH2 ตงปม VOLTS/DIV ไวท 0.1 V/DIV DIV สายโพรบ × 10 และ

TIME/DIV ไวท 0.2 ms/DIV

นาสายโพรบของออสซลโลสโคป CH1 ตอเขาทจด 1 และ G, CH2 ตอเขาทจด 2 และ G

บนทกรปคลนลงในรปท 18

R1 = 1k

C = 0.22 uF

21

G

VR1

Vc

CH1 CH2

FunctionGenerator

C = 0.22 uF

R1 = 1k

21

G

VC

VR1

CH1 CH2

FunctionGenerator

31

รปท 18

รปคลนแรงดน VC ลาหลงรปคลนแรงดน VS เปนเวลา = ……………………. msec.

รปคลนแรงดน VC ลาหลงรปคลนแรงดน VS เปนมม = Phase Shift

= φ = 360

1 msec×

………… msec = ………………………… องศา (°)

VC(RMS) = 2

2

(peak)CV= = ……………………. V.

2. ตอวงจรตามรปท 17 (ข) ตงสวทซทเครองกาเนดสญญาณใหกาเนดสญญาณรปซายน

(Sinusoidal) ความถ 1 KHz ระดบแรงดนประมาณ 3 VP หรอ 6 VP-P

CH1 และ CH2 ตงปม VOLTS/DIV ไวท 0.1 V/DIV DIV สายโพรบ × 10 และ

TIME/DIV ไวท 0.2 ms/DIV

นาสายโพรบของออสซลโลสโคป CH1 ตอเขาทจด 1 และ G, CH2 ตอเขาทจด 2 และ G

บนทกรปคลนลงในรปท 19

CH1 :…………... s/div.…………... V/div.Probe x…...

CH2 :…………... s/div.…………... V/div.Probe x…...

32

รปท 19

รปคลนแรงดน VR1 นาหนารปคลนแรงดน VS เปนเวลา = …………………..… msec.

รปคลนแรงดน VR1 นาหนารปคลนแรงดน VS เปนมม = Phase Shift

= φ = 360

1 msec×

………… msec = …………………………องศา (°)

VR(RMS) = 2

2

(peak)R1V= = ……………………. V.

กระแสไฟฟาทไหลผานวงจร = I = =R1

(RMS)R1V………………… A

คา capacitive reactance ของคาปาซเตอร I

(RMS)CVCX ==

= = …………………… Ω

คา Capacitance = C = F 1000 2

1

fX2

1

C

............π ××

=π

= …………………………… F

CH1 :…………... s/div.…………... V/div.Probe x…...

CH2 :…………... s/div.…………... V/div.Probe x…...

33

คาถาม

1. จากการทดลองในรปท 18 เพราะเหตใดรปคลนทงสองรปจงไมอนเฟสกน (In phase)

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

2. คาคาปาซแตนซ (Capacitance) ทคานวณไดในหนาท 32 ผดพลาดจากคาของคาปาซแตนซ

ทใชในวงจรทดลองหนาท 30 หรอไม

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

สรปผลการทดลอง

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………….