หน่วยที่ 2

   เครื่องมือวัดไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
   เรื่อง คาสันวาลมิเตอร์


 หัวข้อเรื่อง
             
                -  มิเตอร์มูฟเม้นท์ชนิดต่าง ๆ
                -  ดีคาร์สันวาลมิเตอร์
                -  โครงสร้างและการทำงาน
      
สาระสำคัญ

              เครื่องวัดไฟฟ้าเป็นเครื่องมือที่ใช้วัดปริมาณที่เกิดขึ้นในทางไฟฟ้าหรือใช้วัดปริมาณที่เกิดออกมา
เครื่องมือวัดจะมีส่วนที่บ่ายเบนเข็มของมิเตอร์ซึ่งมีหลายชนิด และส่วนที่ใช้ในทางเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าคือ
คาร์สันวาลมิเตอร์มูพเม้นท์

 บทนำ
               ปริมาณต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในทางไฟฟ้า ไม่ว่าจะเป็นกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้า
ความจุ ความเหนี่ยวนำ ความถี่ ความดัง สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า และปริมาณอื่น ๆ อีกมากมาย ต้องมีการ
วัดค่าปริมาณต่าง ๆ เหล่านั้นออกมา การวัดค่าปริมาณต่าง ๆ ดังกล่าวเราไม่สามารถที่จะใช้ปรสาทสัมผัสไปวัด
ค่าปริมาณต่าง ๆ เหล่านั้นได้โดยตรง เพราะปริมาณค่าง ๆ เหล่านั้น บางปริมาณอาจก่อให้เกิดอันตรายถึงชีวิต
และบางปริมาณประสาทสัมผัสไม่สามารถรับรู้ได้ ดังนั้นจึงต้องอาศัยเครื่องมือวัดช่วยในการแสดงปรากฎการณ์
ทางกายภาพออกมา ด้วยการเปลี่ยนปริมาณต่าง ๆ เหล่านั้นให้เป็นปริมาณที่แสดงค่าออกมาในรูปริมาณทางไฟฟ้า
ในลักษณะและรูปแบบที่แตกต่างกันไป เช่น เปลี่ยนให้แสดงออกมาเป็นขนาดของมุมที่บ่ายเบนไป เปลี่ยนเป็น
ตัวเลขที่อ่านค่าได้ หรือแสดงออกมาเป็นรูปสัญญาณที่มองเห็นได้ เป็นต้น เครื่องมือที่ใช้ในการวัดปริมาณทางไฟฟ้า
นี้ถูกเรียกว่า เครื่องมือวัดไฟฟ้า (Electrical Instruments)

การบ่ายเบนของเข็มมิเตอร์
              มิเตอร์ไฟฟ้าเป็นผลที่เกิดขึ้นจากการนำเอาหลักการของแม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้าไปใช้งาน
โดยอาศัยการผลักกันของสนามแม่เหล็กทั้งสองชุด ทำให้เกิดการบ่วยเบนของเข็มมิเตอร์ โครงสร้างของมิเตอร์
เบื้องต้นประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรขั้วเหนือ (N)  และขั้วใต้ (S) วางไว้ใกล้กันระหว่างกลางของขั้วแม่เหล็กทั้งสอง
มีขดลวดถูกพันบนแกนวางอยู่ ต่อปลายขดลวดออกมาภายนอกเพือไว้จ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าไป แกนขดลวด
ถูกวางอยู่บนเดือยแหลม ทำให้ขดลวดสามารถหมุนเคลื่อนที่รอบตัวเองได้อิสระ ถ้าจ่ายกระแสให้ไหลผ่านขดลวด
ส่งผลให้ขดลวดเกิดสนามแม่เหล้กไฟฟ้าขึ้นมา ขั้วของสนามแม่เหล้กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการพันขดลวด โดยขดลวดถูกพัน
ให้ได้ขั้วของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาเหมือนกับขั้วของแม่เหล้กถาวรที่วางอยู่ใกล้ ๆ เป็นผลให้สนามแม่เหล็กทั้งสอง
เกิดการผลักกัน ทำให้ขดลวดหมุนเคลื่อนที่ไปจากตำแหน่งปกติ โครงสร้างของมิเตอร์ไฟฟ้าเบื้องต้น แสดงดังรูปที่ 1.2

                    รูปที่ 1.2 โครงสร้างมิเตอร์ไฟฟ้าเบื้องต้น

            จากรูปที่ 1.2 ก. เป็นโครงสร้างมิเตรอ์ไฟฟ้าเบื้องต้น ที่มองจากด้านหน้าของมิเตอร์ขดลวดที่พันบนแกนจะมีขั้วกำกับการ
จ่ายแรงดันให้ตายตัว คือ ด้านซ้ายเป็นขั้วลบ  (-)  ด้านขวาเป็นขั้วบวก  (+)  การจ่ายแรงดันเช่นนี้เพื่อต้องการให้ขณะจ่าย
แรงดันไฟฟ้าเข้าไปจะทำให้ขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นมีขั้วเหมือนกับแม่เหล้กถาวรที่วางอยู่ด้านข้าง ทำให้เกิดอำนาจการผลัก
ดันกันของสนามแม่เหล็กทั้งสองการบ่ายเบนไปของส่วนแม่เหล็กไฟฟ้าถ้าจ่ายแรงดันสลับขั้วไปจากที่กำหนดสนามแม่เหล็ก
ไฟฟ้าที่เกิดขั้นจะเป็นขั้วตรงข้ามกับขั้วสนามแม่เหล้กถาวร เกิดอำนาจดึงดูดกันไม่เกิดการบ่ายเบนของส่วนแม่เหล็กไฟฟ้า
             ส่วนที่ 1.2 ข.  เป็นโครงสร้างของมิเตอร์ไฟฟ้าเบื้องต้น ที่มองจากด้านบนลงไปในขณะที่จ่ายแรงดันให้กับขั้วทั้งสอง
ของขดลวดตามขั้วแรงดันที่กำกับไว้ ทำให้เกิดอำนาจแม่เหล้กที่ผลักกันส่งผลให้เกิดการบ่ายเบนไปของส่วนแม่เหล้กไฟฟ้า
และเข็มชี้ที่ยึดติดไว้
             การบ่ายเบนไปของแม่เหล้กไฟฟ้าดังกล่าวจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้า ที่เกิดขึ้น อำนาจแม่เหล็กไฟฟ้า
เกิดขึ้นน้อยเกิดการบ่ายเบนน้อย อำนาจแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นมากเกิดการบ่ายเบนมาก อำนาจแม่เหล็กดังกล่าวจะขึ้นอยู่กับ
ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเข้าไปขดลวดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไหบมากอำนาจแม่เหล้กไฟฟ้าเกิดมากแม่เหล้กไฟฟ้า
บ่ายเบนไปมากกระแสไหลน้อยอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดน้อยแม่เหล็กไฟฟ้าบ่ายเบนไปน้อย
             ทิศทางการบ่ายเบ่นของแม่เหล็กไฟฟ้า หาได้จากกฎมือซ้ายของเฟรมมิ่ง ซึ่งกล่าวไว้ดังนี้ ให้กางนิ้วหัวแม่มือ นิ้วชี้ และ
นิ้วกลาง ของมือซ้ายออก โดยให้นิ้วทั้งสองตั้งฉากซึ่งกันและกันนิ้วหัวแม่มือจะชี้ไปในทิศทางการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กไฟฟ้า
นิ้วชี้จะชี้ไปในทิศทางการเคลื่อนที่ของเส้นแรงแม่เหล็ก นิ้วกลางจะชี้ไปในทิศทางการเคลื่อนที่ของกระแสอิเล็กตรอน
              เมื่อใช้นิ้วทั้งสามวางในทิศทางที่ถูกต้องจะสามารถหาทิศทางการเคลื่อนที่ของแม่เหล็กไฟฟ้าได้กฤมือช้ายของเฟรมมิ่ง
และทิศทางการเคลื่อนที่แสดงดังรูปที่ 1.3

         รูปที่ 1.3 การหาและการแสดงทิศทางการเคลื่อนที่มิเตอร์เบื้องต้น

        จากรูปที่ 1.3 เมื่อมีกระแสไหลเข้าไปในขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้า แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Force) มิทิศทาง
เป็นไปตามกฤมือซ้ายของเฟรมมิ้ง เกิดจากกระแสและสนามแม่เหล็กบนขดลวดแม่เหล้กไฟฟ้า จึงเกิดแรงบิดขึ้นบนแกนหมุน
แม่เหล็กไฟฟ้าเกิดการหมุนไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกา

         โครงสร้างของมิเตอร์
                   มิเตอร์ไฟฟ้าชนิดเข็มที่นิยมใช้งาน จะอาศัยหลักการหมุนตัวของขดลวด  (Coil) ที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก
(Magnetic Field) ของแม่เหล็กถาวร(Permanen : Maget) ขณะที่มีกระแสไฟตรงไหลผ่านขดลวด มิเตอร์ชนิดนี้ถูกเรียกว่า
มิเตอร์ชนิดขดลวดเคลื่อนที่ (Moving Coil Type Meter) ลักษณะเบื้องต้นของมิเตอร์ชนิดขดลวดเคลื่อนที่ เป็นมิเตอร์
วัดกระแสไฟตรงเพราะต้องให้มีกระแสไฟตรงไหลผ่านขดลวด จึงเกิดสนามแม่เหล้กขึ้นที่ขดลวดมิเตอร์ชนิดนี้ชื่อเรียกว่า
คาร์สันวาล์มิเตอร์ (D'Arsonval Meter) ลักษณะโครงสร้างแสดงดังรูปที่ 1.4

                        รูปที่ 1.4 โครงสร้างของคาร์สันวาล์มิเตอร์

              ส่วนประกอบที่สำคัญของมิเตอร์ชนิดขดลวดที่พันอยู่บนกรอบอะลูมิเนียมสี่เหลี่ยม ขดลวดจะเกิดสนามแม่เหล้กไฟฟ้า
ขั้นมาเมื่อมีกระแสไฟตรงไหลผ่าน เรียกส่วนนี้ว่าอาร์เมเจอร์ (Armature) ตอนกลางของอาร์เมเจอร์มีแกนเหล็กอ่อนทรงกระบอก
เป็นแกน ด้านซ้ายและด้านขวาของอาร์เมเจอร์มีแท่นแม่เหล็กถาวรวางอยู่ ลักษณะอาร์เมเจอร์ แสดงดังรูปที่ 1.5          

   


           ส่วนบนล่างของอาร์เมเจอร์มีเดือยแหลมวางอยู่บนรอยเดือย เพื่อทำให้อาร์เมเจอร์สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ
ในบริเวณเดือยบนล่างจะมีสปริงกันหอยติดอยู่ ทำหน้าที่เป็นตัวบังคับการเคลื่อนที่ของอาร์เมเจอร์ให้อยุ่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง
และที่ส่วนบนของอาร์เมเตนอร์มีเข็มชี้ติดอยู่ เพื่อชี้สเกลของการวัดค่า เข็มชี้จะบ่ายเบนไปตามการบ่ายเบนของอาร์เมเจอร์
ลักษณะเดือยรองเดือย และสปริงกันหอยแสดงในรูปที่ 1.6

                     รูปที่ 1.6 โครงสร้างของเดือนรองเดือยและสปริงก้นหอย

          เมือ่จ่ายกระแสไฟตรงเข้ามาที่ขดลวด ทำให้ขดลวดเกิดสนามแม่เหล้กไฟฟ้าขึ้นมา ขั้วสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้น
มีขั้วเหมือนกับขั้วของแม่เหล็กถาวร คือ ด้านซ้ายมือขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นขัวเหนือ (N) ด้านขามือแม่เห,้กไฟฟ้าเป็นขั้วใต้ (S) เกิดการผลักดันกันของสนามแม่เหล็กทั้งสองทำให้อาร์เมเจอร์บ่ายเบนไปการบ่ายเบนไปของอาร์เมเจอร์ขึ้นอยู่กับปริมาณของ
กระแสที่ไหนเข้ามาถ้าจ่ายกระแสเข้ามาน้อย สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดน้อย อำนาจกระผลักดันน้อย เกิดการบ่ายเบนน้อย
ถ้าจ่ายกระแสนเข้ามามากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดมาก อำนาจกระผลักดันมา เกิดการบ่ายเบนมาก ลักษณะการบ่ายเบน
ของอาร์เมเจอร์แสดงดังรูปที่ 1.7

       รูปที่ 1.7 การบ่ายเบนของอาร์เมเจอร์เมื่อมีกระแสไหลเข้าขดลวด


                 แรงบิด    และข้อดีข้อเสียของมิเตอร์คาร์สัวาล์

                 แรงที่เกิดจากากรผลักดันกันของสนามแม่เหล็กสองสนามในคารสันวาล์มิเตอร์ หาได้จากสมการดังนี้

                                                   F =  NBIL
    

                    เมื่อ   F     =   แรงที่เกิดขึ้น  หน่วยนิวตัน (N)
                           N     =   จำนวนรอบของขดลวดเคลื่อนที่
                           B     =   ความหนาแน่นของเส้นแม่เหล็ก หน่วยเวเบอร์/ตารางเมตร (Wb/m2)
                           I      =   กระแสที่ไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ หน่วยแอมแปร์  (A)
                           L     =   ด้านยาวของกรอบพันขดลวดเคลื่อนที่ หน่วยเมตร (M)


                  รูปที่ 1.8 แสดงส่วนกว้างและส่วนยาวของขดลวดเคลื่อนที่

            แรงบิต (Torque) ที่เกิดขึ้น  =  แรงที่เกิดขึ้น x ระยะทางตั้งฉากของกรอบ
                                     T  =  Fb 
            นำสมการ (1-1) แทนในสมการ (1-2) จะได้
                                     T  =  NBILb
                            แต่      A  =  Lb
            ดังนั้น                    T  =  NBIA

            เมื่อ b  =   ระยะที่ตั้งฉากของกรอบพันขดลวดเคลื่อนที่ หน่วยเมตร (m)
                 T  =  แรงบิตที่เกิดขึ้น                           หน่วยนิวตัน - เมตร (N-m)
                 A  =  พื้นที่ในกรอบขดลวดเคลื่อนที่               หน่วยตารางเมตร (m2)

   มิเตรอร์แบบคาร์สันวาล์ถือได้ว่าเป็นมิเตอร์เบื้องต้นที่สามารถ
นำไปวัดค่าปริมาณทางไฟฟ้าได้ โดยแสดงค่าการวัดออกมาในรูป
ของเข็มชี้บ่ายเบนไป  ปริมาณที่เกิดขึ้นเกิดจากขนาดของกระแส
ไฟตรงที่จ่ายผ่านให้มิเตอร์ ค่ากระแสดังกล่าวจะมีขนาดที่จำกัด
ในปริมาณที่น้อย ๆ เพราะขดลวดเคลื่นที่ที่รองรับกระแสมีขนาด
เล็กจึงถูกจำกัดในค่าปริมาณที่ทำการวัดการใช้งานของมิเตอร์
ทั่วไปทำได้โดยดังแปลงคาร์สัวาล์มิเตอร์ไปให้งาน ข้อดี ข้อเสีย
ของคาร์สันวาลมิเตอร์สรุปได้เป็นข้อ ๆ ดังนี้


        ข้อดี
        1. สูญเสียกำลังไฟฟ้าขณะทำการวัดน้อย
        2. ไม่มีการสูญเสียพลังงานแม่เหล็ก
        3. มีอัตราส่วนแรงบิดต่าน้ำหนักสูง
        4. สเกลหน้าปัดมีขนาดเท่ากันโดยสม่ำเสมอ
        5. ความเข็มของสนามแม่เหล็กสูงมาก จนสนามแม่เหล็กภายนอกไม่มีผลต่อการทำงาน
        6.  กระแสไหลวนในมิเตอร์ส่งผลให้เกิดแรงบิดเพิ่มขึ้น
        7.  สามารถเพิ่มย่านการวัดได้โดยดัดแปลงอุปกรณ์เล็กน้อย เมื่อนำไปทำเป็นโวลต์มิเตอร์หรือแอมมิเตอร์

        ข้อเสีย
        1. กระทบกระเทือนมาก ๆ ไม่ได้ เพราะอาจทำให้เกิดการขดงอของเดือย และการแตกหักของรองเดือยได้
ส่งผลให้มิเตอร์ชำรุดเสียหาย
        2. อาจเกิดความคลาดเคลื่อนขึ้นได้จากอายุการใช้งานของมิเตอร์ ทำให้สปริงก้นหอยและแม่เหล็กถาวรเสื่อมลง
        3. เนื่องจากโครงสร้างที่บอบบาง จึงต้องใช้เครื่องมือและอุปกรณ์มาประกอบร่วมในมิเตอร์ชนิดมีประสิทธิภาพสูง


        คาร์สันวาลมิเตอร์ชนิดห้อยแหขวนด้วยแถบดึง

            คาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดใช้เดือยและรองเดือย มีข้อเสียตรงที่เมื่อมเตอร์ถูกกระทบกระเทือนแรง ๆ เช่น ตกหล่น
จะมีผลต่อตัวเดือยและรองเดือย ทำให้แตกหักคดงอชำรุดเสียหาก และในขณะส่วยอาร์เมเจอร์เคลื่อนที่เกิดแรงเสียดทาน
ระหว่างตัวเดือยและรองเดือย ส่งผลต่อการวัดที่ผิดพลาด การพัฒนาคาร์สันวาล์มิเตอร์อีกชนิดหนึ่ง โดยเปลี่ยนส่วนเดือย
และรองเดือยมาเป็นแถบดึงสามารถยึดหยุ่นและรับแรงกระแทกได้ดี โดครงสร้างแสดงดังรุปที่ 1.10

รูปที่ 1.10 โครงสร้างของมิเตอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแถบตึง

         จากรูปที่ 1.10  เป็นโครงสร้างของมิเตอร์ชนิดห้อวยแขวนด้วยแถบตึง ส่วนประกอบต่าง ๆ คล้ายกับมิเตอร์แบบเดือย
และรองเดือย คือมีแม่เหล็กถาวรมีขดลวดเคลื่อนที่ มีแกนเหล็กทรงกระบอกมีเข็มชี้ เช่นเดียวกันในส่วนที่แตกต่างกันออกไปคือ
ไม่มีสปริงก้นหอย ไม่มีเดือยและรองเดือยใช้แถบตึงและสปริงยึดอาร์เมเจอร์แทน
         อาร์เมเจอร์จะถูกยึดให้ลอยอยู่ในสนามแม่เหล้กถาวร โดยใช้แถบตึงหรือแถบโลหะแบบ (Ribbon) ยึดส่วนบนล่าง
ของอาเมเจอร์ และมีท่อทรงกระบอกเป้นตัวช่วยบังคับการสั่นคลอนของส่วนอาร์เมเจอร์ พร้อมกับช่วยรองรับการสั่นสะเทือน
แรง ๆ เช่น การตกหล่น หรือถูกระแทกแรง ๆ เป็นการช่วยป้องกันการชำรุดเสียหายของส่วนอาร์เมเจอร์ได้
         การทำงานของมิเตอร์ชนิดนี้ เมื่อมีกระแสจ่ายเข้ามาที่ขดลวดเคลื่อนที่ทำให้ขดลวดเคลื่อนที่เกิดอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น
มีขั้วแม่เหล็กเหมือนกับขั้วแม่เหล็กถาวรที่วางอยู่ใกล้ ๆ เกิดแรงผลักดันซึ่งกันและกัน ขดลวดเคลื่อนที่และเข็มชี้บ่ายเบนไป ขณะ
ที่ขดลวดเคลื่อนที่บ่ายเบนไปแถบตึงจะเกิดการบิดตัวไปตามการบ่ายเบนของขดลวดเคลื่อนที่ ถ้าจ่ายกระแสให้น้อยขดลวดเคลื่อนที่
บ่ายเบนไปน้อวยแถบตึงบิดตัวไปน้อย ถ้าจ่ายกระแสให้มากขดลวดเคลื่อนที่บ่ายเบนไปมากแถบตึงบิดตัวไปมาก
         เมื่องดจ่ายกระแสไฟตรงให้ขดลวดเคลื่อนที่ ขดลวดเคลื่อนที่หมดอำนาจเแม่เหล็กไม่มีการผลักดันกันระหว่างสนาม
แม่เหล็กไฟฟ้า แถบตึงเกิดการบิดตัวกลับเข้าสู่สภาพปกติดขดลวดเคลื่อนที่และเข็มชี้จะเคลื่อนกลับเข้าสู่ตำแหน่งปกติ ข้อดีข้อเสีย
ของคาร์สันวาลมิเตอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแถบตึง สรุปได้ดังเป็นข้อ ๆ ดังนี้

        ข้อดี
         1. ไม่เกิดแรงเสีดทานเหมือนแบบเดือยและรองเดือย
         2. มีความทนทานมากขึ้นต่อการระทบกระเทือนแรง ๆ
         3. นำไปสร้างใช้งานได้ดีกับเครื่องมือวัดชนิดความเที่ยงตรงสูง
         4. ใช้วัดค่าได้ดีในที่ที่มีการสั่นสะเทือน โดยเกิดความผิดพลาดต่ำ
         5. นำไปใช้สร้างเป็นเครื่องมือวัดชนิดพกติดตัวได้
         6. นำไปใช้งานกับเครื่องมือวัดชนิดอื่น ๆ ได้
        ข้อเสีย
         1. ไม่สามารถสร้างได้กับมิเตอร์ชนิดอาร์เมเจอร์มีน้ำหนักมาก ๆ
         2. โครงสร้างมีความสลับซับฐ้อนมากกว่าแบบเดือยและรองเดือย
         3. ต้นทุนการผลิดสูงทำให้มีราคาแพงมากกว่าแบบเดือยและรองเดือย

         คาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดแถนเป็นแม่เหล็ก

             จากการพัฒนาการผลิตแม่เหล็กถาวร และจากากรใช้เทคโนโลยี่ที่ทันสมัย ทำให้สามารถผลิดโลหะพวกสาร
เฟอโรแมกเนติก (Ferromagnetic) เป็นสารที่อำนาจแม่เหล็กสมารถดึงดูดได้แรง เป็นพวกโลหะผสม นิยมนำมาใช้ในการผลิด
แม่เหล็กถาวรคุณภาพสูง สรที่นิยมใช้คือ อัลนิโค (Alnico) ให้ความเข็มของสนามแม่เหล็กสูง และมีขนาดเล็ก จากการพัฒนาเทค
โนโลยีดังกล่าว จึงได้มีการผลิตมิเตอร์คาสันวาล์อีกชนิดขึ้นมา เป็นชนิดแกนเป็นแม่เหล็ก (Cre Magnet) คือ แกนทรงกระบอก
ที่อยู่ตอนกลางอาร์เมเจอร์ ถูกผลิตขึ้นมาให้เป็นแม่เหล็ก แทนที่จะเป็นก้นสนามแม่เหล็กจากภายนอกจะเข้ามารบกวนสนามแม่เหล็ก
ภายใน ช่วยให้มิเตอร์มีประสิทธิภาพมากขั้นลักษณะโครงสร้างและส่วนประกอบของคาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดแกนเป็นแม่เหล็

รูปที่ 1.11ส่วนประกอบและโครงสร้างของมิเตอร์ชนิดแกนเป็นแม่เหล็ก

      การผลิตมิเตอร์ชนิดนี้ขึ้นมา ทำให้สามารถนำมิเตอรืไปใช้งานได้กว้างขวางมากขึ้น เช่น มีเตอร์ชนิดนี้เข็มชี้แสดงค่ามากว่า
1 ชุด มิเตอร์ที่ใช้งานบนเครื่องบิน เพราะสามารถสร้างให้มิเตอร์มีน้ำหนักเบา

ต้นเหตุความผิดพลาดของมิเตอร์และการใช้

     ความผิดพลาดของมิเตอร์และการใช้ เกิดขึ้นได้จากสาเหตุหลายประการ ดังนั้นการใช้มิเตอร์ด้วยความระมัดระวังและหลีกเลี่ยง
ความผิดพลาดต่าง ๆ แล้ว ย่อมทำให้มิเตอร์เกิดความผิดพลาดน้อยลง และช่วยเพิ่มอายุการใช้งานมิเตอร์ได้มากขึ้น สาเหตุความ
ผิดพลาดเกิดได้ดังนี้
       1. สนามแม่เหล็กภายนอก    เมื่อนำมิเตอร์ไปวัดปริมาณไฟฟ้าใกล้วายไฟฟ้าที่มีกระแสดไฟฟ้าไหลสูง หรือใกล้กับสนาม
แม่เหล็กแรง ๆ สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าดังกล่าวจะมีผลต่อสภาวะการบ่วยเบนของเข็มมิเตอร์
       2. ความร้อนในตัวมิเตอร์    เมื่อมีกระแสไหลผ่านมิเตอร์ในระยะแรกอุณหภูมิของส่วนต่าง ๆ ในมิเตอร์จะเพิ่มขึ้นทำให้
ค่าการวัดที่แสดงออกมาเปลึ่ยนไปเข็มชี้ของมิเตอร์ไม่คงที่ต้องรอชั่วขณะหนึ่ง ให้อุณหภูมิภายในมิเตอร์ปรับตัวจนคงที่ก่อน
ค่าการวัดที่ได้จึงจะถูกต้องมากขึ้น ช่วยลดความผิดพลาดลง
       3. อุณหภูมิบริเวณโดยรอบมิเตอร์ มาตรฐานของมิเตอร์ในการปรับแต่งสเกลและการแสดงค่า มักกำหนดค่าในห้องทดลอง
ที่มีอุณหภูมิคงที่ หากนำมิเตอร์ไปใช้งานในบริเมณที่มีอุณภูมิสูงมากหรือต่ำมาก กว่าค่าอุณหภูมิที่กำหนดไว้ ก็ย่อมมีผลต่อการแสดง
ค่าผิดพลาดออกมาได้
       4. การเสียดสีของส่วนเคลื่อนไหว มิเตอร์ชนิดเดือยและรองเดือย มีส่วนเสียดสีกันของเดือยและรองเดือย ทำให้การบ่ายเบนไปของอาร์เมเจอร์ผิดพลาดไปได้
       5. การเสื่อมอายุ   ส่วนประกอบของมิเตอร์เมื่อใช้งานไปนาน ๆ ย่อมเกิดการสึกหรอหรือเสี่อมโทรมตามอายุ
ไปด้วยทำให้เกิดความผิดพลาดขึ้นได้
       6. เข้มชี้เคลื่อนจากศูนย์ ปกติของเมิเตอร์ขณะไม่ได้ใช้งาน เข็มชี้ของมิเตอร์มักชี้ค่าที่เลขศูนย์เสมอ เมื่อมีการใช้งานไปนานวันอาจมีผลให้อุปกรณ์ส่วนประกอบเสื่อมลงตามไปด้วยเช่น สปริงบังคับในส่วน
เคลื่อนไหวอาจเกิดการล้าขึ้นได้ ทำให้เข็มชี้เคลื่อนจากศูนย์ ดังนั้นก่อนการใช้มิเตอร์ต้องหมั่นตรวจสอบตำแหน่งเข็มชี้
ให้อยู่ที่เลขศูนย์เสมอ หากเกิดคลาดเคลื่อนไปต้องทำการปรับแต่งสกรูที่หน้าปัดมิเตอร์ก่อนการใช้งาน
การปรับตำแหน่งเข็มชี้แสดงดังรูปที่ 1.12

              รูปที่ 1.12 ปรับตำแหน่งเข็มชี้ให้ตรงเลขศูนย์

       7. ลักษณะการใช้งาน ขณะใช้มิเตอร์วัดปริมาณไฟฟ้าต้องจัดวางมิเตอร์ให้อยู่ในตำแหน่งที่แน่นอนมั่นคง ไม่เกิดการเอียง
หรือตะแคง ไม่เกิดการสั่นคลอนหรือเคลื่อนไหว เพราะสิ่งเหล่านี้มีผลต่อการวัดค่าที่ผิดพลาดได้
       8. ตัวผู้วัด การใช้งาน การวัดค่า การอ่านค่าเป็นส่วนสำคัญ หากผู้วัดไม่มีความชำนาญหรือขาดความระมัดระวังที่ดีพอ
ทำให้เกิดความผิดพลาดขึ้นได้เสมอ
       9.การเปลี่ยนแปลงของปริมาณไฟฟ้า ปริมาณไฟฟ้าที่วัดออกมาเป็นแรงดัน กระแสความต้านทานและกำลังไฟฟ้า
หากขณะทำการวัดมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา การแสดงค่าของมิเตอร์ย่อมเปลี่ยนแปลงการอ่านค่าที่ถูกต้องทำได้ยาก


บทสรุป
    
   มิเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่นำหลักการของแม่เหล็กถาวร กับเแม่เหล็กไฟฟ้ามาใช้งานทำให้เกิดการบ่ายเบนของ
เช็มของขดลวดโดยขดลวดถูกวางอยู่บนเดือยแหลมสามารถบ่ายเบนได้สะดวก ตอนกลางขดลวดมีเข็มชี้ติดอย
ู่ เมื่อขดลวดบ่วยเบนไปจะทำให้เข็มชี้บ่ายเบนตามไปด้วย เมื่อกำหนดสเกลหน้าปัดที่เข็มชี้บ่ายเบนไปก็จะได้มิเตอร์
ใช้ในการวัดปริมาณไฟฟ้าได้  คาร์สันวาล์มิเตอร์ เป็นมิเตอร์เบื้องต้นที่ถูกผิดขึ้นมาใช้งาน ประกอบด้วยโครงสร้าง
ที่สำคัญคือ แม่เหล็กถาวร เข็มชี้ สปริงก้นหอยแกนเหล้กอ่อน ขดลวดเคลื่อนที่ การบ่ายเบนของเข้มมิเตอร์เกิดขึ้น
เมื่อจ่ายกระแสให้ไหลผ่านเข้าไปในขดลวดเคลื่อนที่ขดลวดเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าผลักดันเกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าๆ
ลักดันกับสนามแม่เหล็กถาวร การบ่ายเบนเข็มชี้มาหรือน้อยขึ้นอยู่กับจำนวนกระแสที่ไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ กระแสไหลผ่าน
มากาจะบ่ายเบนมาก กระแสไหลผ่านน้อยรจะบ่านเบนน้อย  คาร์สันวาล์มิเตอร์ถูกพัฒนาโครงสร้างไปหลายแบบ เพื่อให้การทำงาน
การใช้งานของมิเตอร์ มีคุณภาพและประสิทธิภาพมากขึ้นจึงได้ผลิดคาร์สันวาล์มิเตอร์แบบห้อยแขวนด้วยแถบตึงขึ้นมา
โดยการใช้แบตึงหรือแถบตึงรหือแถบโลหะแบนเข้าแทนที่เดือยและรองเดือย ช่วยให้มิเตอร์รับแรงกระทบกระแทกได้มากขึ้น
มีความทนทานในกระใช้งานมาก คาร์สันวาล์มิเตอร์อีกแบบหนึ่งเป็นชนิดแกนเป็นแม่เหล็ก ช่วยลดขนาดของคาร์สันวาล์มิเตอร์ลง
นำไปใช้งานได้กล้างขวางมากขึ้น  ความผิดพลาดของมิเตอร์แลการใช้งาน เกิดได้จากสาเหตุหลายประการ
ดังนั้นความระมัดระวังในการใช้มิเตอร์ และหลีกเลี่ยงความผิดพลาดต่าง ๆ แล้วย่อมจะช่วยให้ความผิดพลาดลดลงได้
และช่วยเพิ่มอายุการใช้งานมิเตอร์ให้ยาวนานมากขึ้น
 

ของ     ฟิิสิกส์ราชมงคลขอขอบคุณครับ

กลับหลังหนึ่งหน้า กลับหน้าแรกบทความไปข้างหน้าหนึ่งหน้า

 เครื่องมือวัดไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

 วิชาที่ว่าด้วย เครื่องมือวัดไฟฟ้า
และอิเล็กทรอนิกส์

  มาตรฐานการวัด 
  คาร์สันวาลมิเตอร
  เครื่องกำเนิดความถี่
  เพาเวอร์ แฟกเตอร์ มิเตอร์
  AC แอมมิเตอร
  วงจรบริดจ์ DC , AC
  Frequency
 




  โอห์มมิเตอร์
  ออสซิโลสโคป
  AC โวลต์มิเตอร์
  DC โวลต์มิเตอร์
  วัตต์มิเตอร์
  
 
 
 


  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด 2. เวกเตอร์
3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ
5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7.  งานและพลังงาน  8.  การดลและโมเมนตัม
9.  การหมุน   10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุ่น
13. กลศาสตร์ของไหล   14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน
15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก  16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17.  คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง
5.  ของไหลกับความร้อน 6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 
7. แม่เหล็กไฟฟ้า  8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง
9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์   

กลับหน้าแรกเรื่องการทดลองเสมือนจริง

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

เรื่องการทดลองเสมือนจริง