โวลต์แอมป์และโอห์มมิเตอร์ - G-tech

ELWE(Thailand) หนา 1

1 วชา เครองมอวดไฟฟาและอเลกทรอนกส บทท 4 รหสวชา 2104 – 2204

บทท 4 โวลต แอมปและโอหมมเตอร

วตถประสงค 1. เขาใจการทางานของโวลต แอมป และโอหมมเตอร 2. คานวณคาความตานทานชนท และความตานทานตวคณได 3. รวธการใชงานทถกตองของโวลต แอมปและโอหมมเตอร

4-1 โวลตมเตอร โวลตมเตอร คอเครองมอวดชนดหนงทใชวดแรงดนไฟฟา มทงโวลตมเตอร วด

แรงดนไฟสลบ(AC Volt meter) และโวลตมเตอร วดแรงดนไฟตรง(DC Volt meter) ในบทเรยนนจะกลาวถง โวลตมเตอรวดแรงดนไฟตรง เทานน โวลตมเตอร จะมโครงสรางแบบขดลวดเคลอนทและแมเหลกถาวร(PMMC) และตอความตานทานตวคณ (Multiplier resistor, RS) การทโวลตมเตอรสามารถวดคาแรงดนไฟฟาได กอาศยปรมาณของกระแสไฟฟาทไหลผานแอมปมเตอรซงขนอยกบปรมาณของแรงดนทจายเขามา ดงนนการวด ปรมาณ ของแรงดนไฟฟากคอ การวดปรมาณของกระแสไฟฟานนเอง เพยงแตเปลยนสเกลหนาปดของมเตอรใหแสดงคาออกมาเปนแรงดนไฟฟาเทานนและปรบคาใหถกตอง กระแสไฟฟาทไหลผานเขาโวลตมเตอรจะมขดจากดขนอยกบคาการทนกระแสไดของโวลตมเตอรนนเอง ดงนน เมอนาโวลตมเตอรไปวดแรงดนไฟฟาคามาก ๆ ยอมสงผลให กระแสไฟฟาไหลผานเขาโวลตมเตอรมากตามไปดวยหากมากเกนกวาทโวลตมเตอรทนไดกไมสามารถนาโวลตมเตอรไปวดแรงดน ไฟฟานนได โครงสราง วงจรภายใน และสญลกษณของโวลตมเตอรแสดงในรปท 4-1



รปท 4-1 โครงสราง วงจรและสญลกษณของโวลตมเตอร

การคานวณคาความตานทานตวคณ(Multiplier)

รปท 4-2

จากวงจรโวลตมเตอรในรปท 4-2 เขยนสมการหาคา RS ไดดงตอไปน RS คอ คาความตานทานตวคณทตออนกรมกบ PMMC Rm คอ คาความตานทานภายในของ PMMC VS คอ แรงดนภายนอกทตองการวดดวยโวลตมเตอร Vm คอ แรงดนภายในของ PMMC = ImRm

)( mSmS RRIV +=

m

mSS I

VVR −= (1)

ตวอยางท 4-1 จากวงจรโวลตมเตอรในรปท 4-2 ถาขดลวดเคลอนทมคา Im=1mA,

Rm=100Ω จงหาคา RS ทจะทาใหโวลตมเตอรนวดแรงดนไฟฟา ด.ซ.สงสดได 50V เตมสเกล



mVmARIV mmm 100)100(1 =Ω==

Ω=−

=−

= kmA

VVIVVRm

mSS 9.49

11.050

ตวอยางท 4-2 จากวงจรโวลตมเตอร 4 ยานวดในรปท 4-3 จงหาคา R1 R2 R3 R4 R5 ทจะทาใหโวลตมเตอรนวดแรงดนไฟฟา ด.ซ.ไดตงแต 1V จนถงสงสด 250V เตมสเกล

รปท 4-3

ทยาน 1V (E1)

mVkARIV mmm 100)2(50 =Ω== μ

Ω=−

=−

= kAmVV

IVERm

m 185010011

1 μ

ทยาน 2.5V (E2)

Ω=−

=−

= kAVV

IEER

m

3050

15.2122 μ


Ω=−

=−

= kAVV

IEER

m

15050

5.210233 μ




Ω=−

=−

= kAVV

IEER

m

80050105034

4 μ


Ω=−

=−

= MAVV

IEER

m

450

50250455 μ

การวดแรงดนไฟฟา 1. ควรตงยานการวดใหอยในยานสงสดกอนเสมอ (100 V) จากนนจงคอยลดลงตามขนาดของแรงดนไฟฟาททาการวดได 2. ตอสายสแดง ( + ) เขากบดานทมศกยไฟฟาเปนบวก และตอสายสดา ( - ) เขากบดานทมศกยไฟฟาเปนลบ 3. การตอโวลตมเตอรจะตองตอขนานกบตวอปกรณทตองการวดเสมอ 4. วงจรการตอโวลตมเตอรเพอวดแรงดนของแบตเตอร แสดงดงรปท 4-4

รปท 4-4 การตอโวลตมเตอร ด.ซ.



4-2 แอมปมเตอร แอมปมเตอร คอเครองมอวดชนดหนงทใชวดกระแสไฟฟา มทงแอมปมเตอรวดกระแสไฟสลบ(AC Amp meter) และแอมปมเตอรวดกระแสไฟตรง(DC Amp meter) ในบทเรยนนจะกลาวถง แอมปมเตอรวดกระแสไฟตรง เพอเปนพนฐานในการศกษาตอในระดบทสงขน แอมปมเตอรแบบแอนะลอก จะมโครงสรางแบบขดลวดเคลอนทและแมเหลกถาวรและตอความตานทานชนท (Shunt resistor, RS) (ปกตความตานทานชนทจะมคานอยมาก คอ นอยกวา 1Ω) ขนานกบเครองวด PMMC เพอให ชนท แบงกระแสทตองการวด(I) วดไดเหมาะสมและควบคมใหกระแสสงสดไมเกนกวาทขดลวดเคลอนทตองการ(Im= IFS) หรอเรยกวาคากระแสเตมสเกล(IFS) โครงสราง สญลกษณและวงจรของแอมปมเตอรแสดงในรปท 4-5 โดยปกตขดลวดเคลอนท(PMMC) จะมคาความตานทานคงท เชน 2000Ω และจะมคากรแสททาใหเขมช ชทคาสงสดของสเกลไดจากดมคาไมมากนกเชน 1mA หรอ

100μA เปนตน เชน PMMC ขนาด 1mA/2kΩ แบบนหมายความวา ขดลวดเคลอนทนมขนาดกระแสเตมสเกล (Im) 1mA ความตานทานขดลวดเคลอนทเทากบ Rm=2kΩ

รปท 4-5 โครงสราง สญลกษณและวงจรของแอมปมเตอร ด.ซ.

การคานวณคาความตานทานชนท

รปท 4-6 วงจร และ ตวตานทานชนท



จากวงจรแอมปมเตอรในรปท 4-6 เขยนสมการหาคา RS ไดดงตอไปน

SSmm RIRI = Smmm RIIRI )( −=

m

mmS II

IRR−

= (1) ตวอยางท 4-3 จากวงจรแอมปมเตอรในรปท 4-7จงหาคา RShunt เมอPMMC ขนาด

1mA/200Ω และตองการใหแอมปมเตอรนวดกระแสไฟฟาไดสงสด 5A รปท 4-7

AA

III mS

999.9)10(110

)(3 =−=

−=−

AA

IIIRRm

mmShunt 999.4

)10(1)200( 3−Ω=

−=

Ω= 04.0

แอมปมเตอรแบบหลายยานวด แอมปมเตอรทมยานวดเดยว(Single range Amp meter) จะมขดจากดในการนาไปใชงานเพราะวดกระแสไฟฟาคาทสงกวา หรอตากวาไมได จงมการพฒนาแอมป มเตอรทมหลายยานวดขน (Multi range Amp meter) ดงแสดงในรปท 4-8 มชนดยานวดเดยว คอยาน 50A เตมสเกล และชนดสองยานวด คอ ยาน 0.5A/3A เตมสเกล



รปท 4-8 แอมปมเตอรแบบหลายยานวด

รปท 4-9 วงจรแอมปมเตอรแบบหลายยานวด

วงจรแอมปมเตอรทมหลายยานวดแสดงในรปท 4-9 แบงเปน 2 ชนดคอ ชนดแยกชนท(Separate shunt) และชนด อารตอน(Ayrton shunt) ในบทเรยนนจะนาเสนอเฉพาะแบบ อารตอนชนท เทานน

รปท 4-10 วงจรอารตอนชนท จากรปท 4-10 แสดงวงจรอารตอนชนท เมอเลอกยานวดท 1 2 และ 3 การหาคาความตานทาน R1 R2 R3 จะเปนไปดงสมการตอไปน Position 1 ค.ต.ท. ทงสามตวคอ ชนท

321 RRRRS ++=



)( 3211 RRR

RII mmS ++= (2)

Position 2 ค.ต.ท. R2+R3 คอ ชนท

32 RRRS +=

)()(

)( 32

1

322 RR

RRIRR

VI mmABS +

+=

+= (3)

Position 3 ค.ต.ท. R3 คอ ชนท

3RRS =

)()(

3

213 R

RRRII mmS

++= (4)

ตวอยางท 4-4 จากวงจรแอมปมเตอรในรปท 4-11 จงหาคายานการวดกระแสไฟฟา ด.ซ. ของแอมปมเตอร

สามยานวดแบบอารตอนน กาหนดให R1 = 0.05Ω,

R2 = 0.45Ω, R3 = 4.5Ω. PMMC นมคา Im

=50μA, Rm = 1kΩ รปท 4-11

Position 1

Position 2

mA10.05mA10μA50III

mA10Ω4.5Ω0.45Ω0.05

mV50RRR

VI

mV50kΩ1μA50RIV

sm

321

ss

mms

=+=+=

=++

=++

=

=×==

( ) ( )

mA100.05mA100μA50III

mA100Ω0.45Ω0.05

mV50RR

VI

mV50Ω4.5kΩ1μA50RRIV

sm

21

ss

3mms

=+=+=

=+

=+

=

≈+=+=



Position 3 ตอบ แอมปมเตอรสามยานวดน วดไดทยานวด 1A/100mA/10mA การวดกระแสไฟฟา 1. เลอกยานการวดใหมคาสงสดกอนเสมอ จากนนคอยลดยานการวดลงตามคากระแสไฟฟาททาการวดได ทงนเพอปองกนความเสยหายไมใหเกดขนกบแอมมเตอร 2. ตอสายสแดง ( + ) ของแอมมเตอรเขากบดานทมศกยไฟฟาเปนบวก และสายสดา ( - )เขากบดานทมศกยไฟฟาเปนลบของวงจร 3. การตอแอมมเตอรจะตองตอในเสนทางทมกระแสไฟฟาไหล นนคอตองทาการเปดวงจรกอน จากนนจงนาแอมมเตอรไปตออนกรมเขากบวงจร 4. คาความคลาดเคลอนของเครองวดแบบแอนะลอก สวนใหญจะประมาณจากคาทอานไดเตมสเกล ดงนน การอานคากระแสไฟฟาควรทจะอานคาใหใกลเคยงกบเตมสเกลใหมากทสด ตวอยางเชน ถากระแสไฟฟาคา 8 mA วดจากสเกล 10 mA ถาเครองวดนมคาความคลาดเคลอนสงสดเทากบ +0.2 mA ดงนนคาทวดไดจะมคาตงแต 7.8 - 8.2 mA เปนตน 5. วงจรการตอแอมปมเตอรแสดงดงรปท 4-6

รปท 4-12 การตอแอมปมเตอร ด.ซ.

( ) ( )

1.00005A1A50μ0III

1A0.05Ω50mV

RVI

50mV0.45Ω4.5Ω1kΩ50μ0RRRIV

sm

1

ss

23mms

=+=+=

===

≈++=++=



4-3 โอหมมเตอร โอหมมเตอร (Ohm meter) คอ เครองวดทใชวดคาความตานทานของอปกรณไฟฟา มหนวยวดเปน โอหม, Ohms (Ω) โอหมมเตอรมทงชนดแอนะลอก ทแสดงผลโดยเขมชบนสเกล และ เปนแบบดจตอล ดงรปท 4-13 แตโดยทวไป โอหมมเตอรจะถกออกแบบใหเปนเครองวดทอยในเครองวดปรมาณไฟฟารวม ทเรยกวา มลตมเตอร(Multi meters) ดงแสดงในรปท 4-14 การนาโอหมมเตอร ไปใชวดคาความตานทานนน จะตองวดในขณะท อปกรณไฟฟานนไมตออยกบแหลงจายไฟฟาเทานน

รปท 4-13 โอหมมเตอร แบบแอนะลอก และดจตอล

รปท 4-14 มลตมเตอร แบบแอนะลอก และดจตอล



สเกลของโอหมมเตอร โอหมมเตอร โดยทวไปจะมหลายยานวดการวดคาความตานทานนน จะตองตงยานวดและอานคาบนสเกล และนาคายานวดไปคณกบคาบนสเกลกอน จงจะไดคาความตานทานทวดนน ลกษณะของสเกล และสวตชเลอกยานวดแสดงในรปท 4-13 และ 4-14 สาหรบโอหมมเตอรแบบดจตอล จะเปนแบบยานวดอตโนมต คาทวดไดจะแสดงเปนคาความตานทานโดยตรง สะดวกและแมนยามากกวาในการวด แตกเปนมเตอรทมราคาสงกวาเชนกน

รปท 4-15 ลกษณะของโอหมมเตอรสเกล

รปท 4-16 สวตชเลอกยานวดโอหม



การวดความตานทานดวยโอหมมเตอร ทมา :http://www.wikihow.com/Use-an-Ohmmeter

1. ตรวจสอบวาโอหมมเตอรมแบตเตอรหรอไม หากไมมใหใสแบตเตอรใหถกตอง

2. เสยบสายวดใหถกตอง สายสแดงเสยบทขวบวก(+) และสายสดาเสยบเขาขวลบ

(common: - )ของโอหมมเตอร เลอกยานวดท Ω ยานวด Rx1K

3. ทา Zero ohm adjust โดยตงยานวด Rx1K และจบปลายสายวดทงสองใหตอ

ถงกนและปรบปม Zero adjust ดานซายมอชาๆ จนกระทงเขมขของมเตอรตรงกบคา 0 บนสเกลทางดานขาวมอสด การปรบศนยนตองปรบทกครงทใชโอหมมเตอรพอใหมความแมยาในการวดคาเพราะแบตเตอรภายในมเตอรเมอใชไปนานๆจะจายไฟไดลดลงจงตองมการปรบศนยเสมอ



4. ตองปลดแหลงจายไฟฟาออกจากอปกรณหรอแผงวงจรทจะวดกอนเสมอ เลอก

ยานวด Ω เชน Rx1K และนาสายวดทงสอง วดทขวทงสอง ของตวตานทานทตองการวดอานคาทวดไดบนสเกลของโอหมมเตอรตรงทเขมชคา

5.อานคาทวดได 42 ใหนามาคณกบ ยานวดทตงไว คอ Rx1K คาความ

ตานทานจรงคอ 42x1KΩ = 42KΩ



6.หากตองการวดอปกรณทตดตงอยในแผงวงจร ควรถอดอปกรณตวนนออกจากวงจรเสยกอน แลวจงวดคา หากไมถอดออกมาจะทาใหคาทวดไดไมถกตอง

7.เมอใชงานเสรจแลวให ปดสวตชและเกบสายวดใหเรยบรอย



แบบฝกหดบทท 4 โวลต แอมป และโอหมมเตอร

จากรปตอไปนใชตอบคาถามขอ 1-3

1. ขอใดคอ โวลตมเตอร

ก.A ข. B ค. C ง. D 2. ขอใดคอ โอหมมเตอร

ก.A ข. B ค. C ง. D 3. ขอใดคอ แอมปมเตอร

ก.A ข. B ค. C ง. D

จากรปตอไปนใชตอบคาถามขอ 4-5

4 ขอใดคอวงจรภายในของโวลตมเตอร แบบ PMMC

ก.A ข. B ค. C ง. D 5 ขอใดคอวงจรภายในของแอมปมเตอร แบบ Ayton

ก.A ข. B ค. C ง. D 6 เครองวดชนดในใชวดคากระแสไฟฟา กระแสตรง

ก.DC Amp meter ข. AC Amp meter ค.DC Volt meter ง. DC Ohm meter



7. PMMC มขนาดกระแสเตมสเกล Im= 1mA ความตานทานเทากบ Rm=100Ω จงหาคาของตวตานทานชนท ทจะทาใหเปนแอมปมเตอรทวดกระแสได 100 mA

ก.1.05Ω ข. 10.001Ω ค. 1.001Ω ง. 1.01Ω

จากรปตอไปนใชตอบคาถามขอ 8-10 ถาตองการใหวดกระแสไฟฟาได ทยานวด1A, 10A, 100A

8. คา Ra มคาเทากบขอใด

ก.0.005Ω ข. 0.005005Ω

ค. 0.005001Ω ง. 0.05005Ω 9. คา Rb มคาเทากบขอใด

ก.0.005Ω ข. 0.005005Ω

ค. 0.005001Ω ง. 0.05Ω 10. คา Rc มคาเทากบขอใด

ก. 0.005Ω ข. 0.005005Ω

ค. 0.005001Ω ง. 0.05Ω



11. คา Rs ของโวลตมเตอรนมคาเทากบขอใด

ก. 199.5kΩ ข. 1999.5kΩ

ค. 19.955kΩ ง. 199,999Ω

12. เลอกยานวดโอหมมเตอรท Rx100Ω คาทอานไดจากสเกลของโอหมมเตอรนมคาเทากบขอใด

ก. 2300Ω ข. 25000Ω ค. 26000Ω ง. 2.6kΩ

Documents

โวลต์แอมป์และโอห์มมิเตอร์ - G-tech