Transcript คลิกที่นี่
เครือ่ งมือวัดทางไฟฟ้ าและอิเล็กทรอนิก์ โดย นายพัฒนพล เผ่ าสาราญ เครื่ องมือวัด (Instrumentation) เครื่ องมือวัดทางไฟฟ้ าและอิเล็กทรอนิกส์ มัลติมเิ ตอร์ (Multimeter) อะนาลอก (Analog) ดิจติ อล (Digital) มัลติมเิ ตอร์แบบเข็ม (Analog multimeter) ใช้วดั หาค่าทางไฟฟ้าและ อิเล็กทรอนิกส์ ได้แก่ - ค่าแรงดันไฟฟ้า - ค่ากระแสไฟฟ้า - ค่าความต้านทาน ส่วนประกอบของมัลติมเิ ตอร์แบบเข็ม หน้าปดั มิเตอร์ แสดงสเกล จุดเสียบวัดสัญญาณ Output เสียบสายขัว้ บวก เสียบสายขัว้ ลบ เข็มมิเตอร์ สวิตช์เลือก ย่านวัด ส่วนประกอบของสเกลหน้ าปัด 1. สเกลอ่านค่าความต้านทาน 2. สเกลอ่านค่าแรงดันไฟตรง และแรงดันไฟสลับ 3. สเกลอ่านค่าแรงดันไฟตรงที่มี 0 อยูก่ ่ ึงกลาง 4. สเกลอ่านค่าแรงดันไฟสลับสูงสุด 2.5 V 5. สเกลอ่านค่าอัตราขยายกระแส ของทรานซิ สเตอร์ (hFE) 6. สเกลอ่านเดซิเบล (dB) 7. สเกลอ่านค่าแรงดันไฟตรง (LV) เมื่อตั้งย่านวัดกระแสที่โอห์ม 8. สเกลอ่านค่ากระแสไฟตรง (LI) เมื่อตั้งย่านวัดกระแสที่โอห์ม 9. สเกลอ่านค่าเมื่อทดสอบแบตเตอรี่ 10. กระจกเงา 11. หลอด LED บอกการต่อวงจร ส่วนประกอบของสเกลหน้ าปัด (ต่อ) สเกลค่าคามต้านทาน สเกลอ่านค่าแรงดันและกระแส สวิตช์เลือกย่านการวัด วัดค่าแรงดันไฟฟ้า DC วัดค่าแรงดันไฟฟ้า AC วัดค่ากระแสไฟฟ้า DC วัดค่าความต้านทาน การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) ทั้งหมด 7 ย่าน คือ 0.1 V, 0.5V, 2.5V, 10V, 50V, 250V และ 1,000V การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) การใช้ดซี โี วลท์มเิ ตอร์ (DC Voltage) การใช้ดซี แี อมป์มเิ ตอร์ (DC Current) ทั้งหมด 4 ย่าน คือ 50uA, 2.5mA, 25mA และ 0.25 mA การใช้ดซี แี อมป์มเิ ตอร์ (DC Current) การใช้ดซี แี อมป์มเิ ตอร์ (DC Current) การใช้ดซี แี อมป์มเิ ตอร์ (DC Current) การใช้ดซี แี อมป์มเิ ตอร์ (DC Current) การใช้โอห์มมิเตอร์ วัดค่าความต้านทาน ทั้งหมด 5 ย่าน คือ x1, x10, x100, x1k และ x10k การใช้โอห์มมิเตอร์ วัดค่าความต้านทาน 10 x100kΩ = 1000kΩ = 1MΩ ค่าทีอ่ ่านได้จากสเกล ตัวคูณ (ย่านวัด) การใช้โอห์มมิเตอร์ วัดค่าความต้านทาน 24 x1kΩ = 24kΩ อ่านว่า 24 กิโลโอห์ม ค่าทีอ่ ่านได้จากสเกล ตัวคูณ (ย่านวัด) การใช้โอห์มมิเตอร์ วัดค่าความต้านทาน 44 x10Ω = 440Ω ค่าทีอ่ ่านได้จากสเกล ตัวคูณ (ย่านวัด) การใช้โอห์มมิเตอร์ วัดค่าความต้านทาน 95 x1Ω = 95Ω ค่าทีอ่ ่านได้จากสเกล ตัวคูณ (ย่านวัด) ดิจติ อลมัลติมเิ ตอร์ (Digital Multimeter) ดิจติ อล (Digital) ดิจติ อลมัลติมเิ ตอร์ (Digital Multimeter) ดิจติ อลมัลติมเิ ตอร์ (Digital Multimeter) หน้าจอแสดงค่าทีว่ ดั ได้เป็ นตัวเลข เซนเซอร์แบบต่างๆ ตรวจวัดความเขมแสง ้ ตรวจวัดความรอน/ ้ อุณหภูม ิ ตรวจวัดไอออน ตรวจวัดแก๊ส ตรวจวัดสนามแมเหล็ ก ่ ตรวจวัดความดัน/แรงดัน 31 LIGHT SENSORS Light dependent resistor (LDR) Photo diode Photo transistor Light sensor IC Solar cell Photo tube Photo multiplier tube LED as light sensor 32 LIGHT DEPENDENT RESISTOR (LDR) Light dependent resistor (LDR) สรางจาก ้ สารประกอบแคดเมียม ซัลไฟด ์ ซึง่ จะมีความ ตานทานต า่ ลงเมือ ่ ไดรั ้ ้ บ แสง ความตานทานของ LDR ้ ไมได ่ เป็ ้ นเชิงเส้นตรงกับ ความเขมแสง แตจะเป็ น ้ ่ เชิงลอการิทม ึ ความไวแสงขึน ้ อยูกั ่ บความ ยาวคลืน ่ แสง 33 PHOTO DIODE Photo diode จะเปลีย ่ น แสงไฟเป็ นกระแสไฟฟ้า โดยคากระแสไฟฟ ่ ้ าจะแปร ผันโดยตรงกับความเขม ้ แสง กระแสทีไ ่ ดที ่ วามยาว ้ ค คลืน ่ ของแสงแตกตางกั น ่ จะไมเท ่ ากั ่ น นั่นคือ sensitivity ของไดโอดตอ ่ แสงทีค ่ วามยาวคลืน ่ ตางกั นจะไมเท ่ ่ ากั ่ นดังรูป ตัวอยางเช ่ ่ น photo diode เชน เบอร 34 PHOTO TRANSISTOR Photo transistor จะ เปลีย ่ นแสงไฟเป็ น กระแสไฟฟ้า และมีการ ขยายสั ญญาณดวย โดย ้ คากระแสไฟฟ ่ ้ าจะแปรผัน โดยตรงกับความเขมแสง ้ เช่น TR เบอร ์ Photo transistor จะ ตอบสนองตอแสงที บ ่ าง ่ ความยาวคลืน ่ ไดมากเป็ น ้ พิเศษ เช่น นามาใช้เป็ น ตัวรับแสงอินฟาเรดใน 35 LIGHT SENSOR IC มีการนา Photo diode/transistor มาประกอบ กับวงจรขยายสั ญญาณ รวม เป็ นไอซีซงึ่ ทาให้การใช้งาน งายขึ น ้ และมี sensitivity ่ และ linearity สูงขึน ้ เช่นไอซี OPT101 จะให้ สั ญญาณ voltage output ช่วง 0-5 V ทีแ ่ ปรผันโดยตรง กับความเขมแสง ้ 36 SOLAR CELL Solar cell จะเปลีย ่ นแสงเป็ น กระแสไฟฟ้า ไดเช ้ ่ นเดียวกัน โดยคากระแสไฟฟ ่ ้ าจะแปรผัน โดยตรงกับความเขมแสง ้ เนื่องจากมีพน ื้ ทีร่ บ ั แสงขนาด ใหญจึ ่ งสามารถใช้ผลิตไฟฟ้า ได้ 37 PHOTO TUBE & PHOTO MULTIPLIER TUBE Photo tube อาศัยหลักการ photoelectric effect นั่นคือ แสงจะชนให้อิเล็กตรอนทีผ ่ วิ ของโลหะบางชนิดหลุดออกมา ได้ อิเล็กตรอนดังกลาวจะ ่ เคลือ ่ นทีใ่ นสนามไฟฟ้าเกิดเป็ น กระแสไฟฟ้าขึน ้ กระแสไฟฟ้า ทีไ่ ดแปรผั นโดยตรงกับความ ้ เขมแสง โลหะดังกลาวต องอยู ้ ่ ้ ่ ในหลอดสุญญากาศ PMT จะมีการเพิม ่ จานวน อิเล็กตรอนโดยทาการเรง่ อิเล็กตรอนทีห ่ ลุดออกมาไปชน กับแผนโลหะชิ น ้ ถัดๆ ไปซึง่ มี ่ ความตางศั กยสู ้ ตามลาดับ ่ ์ งขึน ทาให้สามารถเพิม ่ จานวน 38 LED AS LIGHT SENSOR รอยตอ ่ PN ของ LED สามารถเปลีย ่ นแสงเป็ น กระแสไฟฟ้าได้ โดยมี ความจาเพาะกับความยาวคลืน ่ แสงที่ LED ให้ออกมา กระแสไฟฟ้าจะแปรผันโดยตรง กับความเขมแสง แตจะได ้ ่ ้ กระแสน้อยเพราะมีพน ื้ ทีร่ บ ั แสง เล็กมาก มีการนามาใช้ในเครือ ่ งคัลเลอริ มิเตอรอย ่ าย ่ ์ างง 39 เซนเซอร์ตรวจวัดความร้อน/อุณหภูมิ Thermister = Thermo + resistor เป็ นตัวตานทานชนิ ดหนึ่งที่ ้ ความตานทานจะแปรค าตามอุ ณหภูม ิ สรางจากวั สดุทม ี่ ค ี า่ ้ ่ ้ temperature coefficient สูง Thermocouple เป็ นอุปกรณที ่ ก ี ารตอโลหะ 2 ชนิดเขา้ ่ ์ ม ดวยกั น เมือ ่ มีการเปลีย ่ นแปลงอุณหภูมจ ิ ะทาให้เกิดความตาง ้ ่ ศักยไฟฟ ้ ทีร่ อยตอ ้ าขึน ่ ์ Temperature sensor IC มีการรวมวงจรขยายสั ญญาณเขากั ้ บ thermister ทาให้ได้ sensitivity และ linearity สูงขึน ้ เช่น ไอซีเบอร ์ LM35 เป็ นตน ้ 40 เซนเซอร์ตรวจวัดไอออน Ion selective electrode (ISE) ส่วนใหญใช ่ ้หลักการวัดศั กยไฟฟ ้ าของเมมเบรนหรือ ์ เยือ ่ แลกเปลีย ่ นไอออน เมือ ่ ไอออนเกิดการเกาะจับที่ ขัว้ ไฟฟ้าจะทาให้ความตางศั กยของขั ว้ เปลีย ่ นแปลงไป ่ ์ การวัดศั กยที ่ นแปลงเพียงเล็กน้อยนี้ต้องใช้โวลต ์ ์ เ่ ปลีย มิเตอรที ่ ค ี วามตานทานสู งมากๆ เพือ ่ ไมให ้ ่ ้เกิดการ ์ ม ดึงกระแสจากขัว้ 41 เซนเซอร์ตรวจวัดแก๊ส มักจะอาศัยหลักการตรวจวัดความนาไฟฟ้าทีเ่ ปลีย ่ นไปของสารกึง่ ตัวนาบางชนิดเมือ ่ เกิดการจับกับโมเลกุลของแก๊ส หรือ เกิดปฏิกริ ย ิ ากับแก๊ส เช่น สารประกอบดีบุกออกไซด ์ เป็ นต้น FIGARO TGS 822 – เป็ นเซนเซอรชนิ ์ ดดีบุกออกไซดที ์ ใ่ ช้วัดไอ ระเหยของสารอินทรีย ์ เช่น ใช้ตรวจวัดแอลกอฮอลในลม ์ หายใจ ซึง่ เซนเซอรจะมี ความนาไฟฟ้าตา่ ใน clean air แตจะ ่ ์ นาไฟฟ้าไดสู ้ เมือ ่ ไดรั ้ งขึน ้ บไอระเหยหรือแก๊ส 42 เซนเซอร์ตรวจวัดสนามแม่เหล็ก การวัดสนามแมเหล็ ก ่ จะใช้หลักการ Hall effect UGN3503 magnetic field sensor เป็ นไอซี ทีร่ วมเอาหัววัด วงจรขยายสั ญญาณ ไวด น ไอซีจะให้ ้ วยกั ้ output voltage 2.5V เมือ ่ ไมมี ก ่ สนามแมเหล็ ่ และโวลตจะ ์ เปลีย ่ นแปลง 1.3 mV / Gauss ซึง่ ที่ -1000 G (north pole) จะได้ 2.5-1.3 = 1.2 V และ 43 เซนเซอร์ตรวจวัดความดัน/แรงดัน การตรวจวัดความดัน/ แรงดันมักใช้วัสดุเพีย โซอิเล็กตริก ซึง่ เปลีย ่ น แรงกดเป็ นกระแสไฟฟ้า ได้ เซนเซอรวั ์ ดแรงดันจะ เป็ นไอซีทรี่ วมเอาตัววัด และอุปกรณขยาย ์ สั ญญาณไวด น ้ วยกั ้ เช่น MPX2100AP pressure sensor ซึง่ จะ ให้ output voltage แปรผันโดยตรงกับ 44 แบบฝึ กหัด 1. การควบคุมหมายถึงอะไร ? 2. เซนเซอร ์ หมายถึงอะไร ? 3. ประโยชนของเครื อ ่ งมือวัดคืออะไร ? ์ 5. จงออกแบบการนาเซนเซอร ์ ไปใช้งานในระบบการผลิต น้าดืม ่ บรรจุขวด โดยเขียนแบบประกอบพรอม ้ อธิบายกระบวนการทางานงานของระบบผลิตดวย ? ้