ทฤษฎีเครื่องมือวัดโอห์มมิเตอร์

195

3. ตัง้ ค่า Volts/Div. ไปท่ี 0.2 Volts/Div. (ในกรณีที่ใช้ขั้ว 0.2 V) หรือ 2 Volts/Div. (ในกรณีท่ี
ใชข้ ้ัว 2 V) ความสูงของรูปคล่ืนจะต้องสูงเท่ากับ 1 ช่องพอดี หากความสูงของรูปคล่ืนไม่ได้ 1 ช่อง ให้ปรับ
ปมุ หมายเลข 27 (กรณีใช้ชอ่ งท่ี 1) หรือ ปมุ หมายเลข 32 (กรณีใชช้ ่องท่ี 2) จนได้ความสูงของรูปคลื่น 1
ช่องพอดี

4. ตัง้ คา่ Time/Div. ไปท่ี 1 mS/Div. ความกวา้ งของรูปคล่ืนจะตอ้ งเทา่ กบั 1 ช่องพอดี หากความ
สูงของรูปคลนื่ ไมไ่ ด้ 1 ชอ่ ง ใหป้ รับปุมหมายเลข 13 จนได้ความสูงของรปู คล่ืน 1 ช่องพอดี

ก

ข

ค
ภาพท่ี 127 ก) ลักษณะของรปู คลน่ื ทถ่ี กู ตอ้ ง ข) และ ค) ลกั ษณะของรปู คล่ืนที่ผดิ เพยี้ น

ที่มา (Oscilloscope probes, 2013)

การเตรียมออสซลิ โลสโคปก่อนการใชง้ าน

ก่อนการนําออสซิลโลสโคปไปใช้งาน ผู้ใช้งานควรศึกษาหน้าที่การทํางานของสวิทช์ ปุมควบคุม
และข้ัวต่อต่าง ๆ เพื่อให้สามารถใช้งานออสซิลโลสโคปได้อย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ การจัดเตรียม
ออสซิลโลสโคป ใหอ้ ย่ใู นสภาวะพร้อมใช้งานก่อนการใชง้ านจรงิ สามารถปฏบิ ัติได้ดังน้ี

1. ก่อนการเปิดเครื่อง (กดปุม Power on/off) ให้ตรวจสอบปมุ หมายเลข [5] [11] [16] [18]
[20] [22] [28] [29] และ [30] ใหอ้ ยตู่ าํ แหนง่ ไมก่ ด

2. หมุนปุม Intensity [2] ให้อยู่ประมาณก่ึงกลาง แล้วจึงกดปุม Power on/off เพ่ือเปิดการ
ทาํ งานของเครอื่ ง

3. หากเส้นสัญญาณมีแสงสว่างน้อยให้ปรับปุม Intensity [2] เพื่อเพม่ิ แสงสวา่ ง และอาจปรับปุม
Focus [3] เพื่อปรบั ความคมชดั ของเส้นสัญญาณ

4. ปรับตําแหน่งของเส้นสัญญาณให้อยู่ก่ึงกลางจอภาพด้วยการหมุนปมุ หมายเลข [6] และ [21]
หรือ [37] (แล้วแตช่ ่องสญั ญาณ)

5. หากตอ้ งการวัดรูปสัญญาณด้วยช่องสัญญาณที่ 1 เพียงช่องเดียว ต้องให้ปมุ หมายเลข [28] อยู่
ตาํ แหน่ง ไม่กด หากตอ้ งการวดั รูปคล่ืนสัญญาณด้วยช่องที่ 2 ให้กดปุมหมายเลข [28] และหากตอ้ งการวัด

196

รูปคลื่นสัญญาณพร้อมกันทั้ง 2 ช่อง ให้กดปุมหมายเลข [29] จะปรากฏเส้นสัญญาณขึ้นมา 2 เส้น จะ
สามารถปรับการแสดงผลแยกกนั ไดท้ ง้ั 2 ชอ่ งสญั ญาณ

6. หากเส้นสัญญาณมีความเอียง (ไม่ขนานกับเส้นกราฟบนจอภาพ) ให้ปรับปุมหมายเลข 4 เพื่อ
แกไ้ ขความเอียงของเส้น

7. ทําการปรับเทียบโพรบเพ่ือตรวจสอบว่าโพรบมีความผิดเพี้ยนในการวัดหรือไม่ในท้ัง 2
ช่องสัญญาณ (กล่าวถึงในหัวข้อ การปรับเทียบโพรบ) หากไม่มีความผิดปกติใดจึงสามารถนํา
ออสซิลโลสโคปและโพรบนีไ้ ปใชง้ านได้

การใช้งานออสซลิ โลสโคป

ออสซิลโลสโคปสามารถใช้วัดแรงดันไฟฟาู ความถี่ คาบเวลา มุมต่างเฟสของสัญญาณไฟฟาู และ
สามารถแสดงรูปร่างของสัญญาณไฟฟูาได้ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการวเิ คราะห์การทํางานหรือตรวจ
ซ่อมวงจรไฟฟูาท่ีซับซ้อนอย่างยิ่ง ภาพที่ 105 แสดงภาพหน้าจอแสดงผลของออสซิลโลสโคปซึ่งมีลักษณะ
เป็นตารางกราฟ โดยแนวต้ัง (แกน Y) จะแสดงถึงขนาด (Amplitude) ของสัญญาณมีหน่วยเป็น โวลต์ ซึ่ง
สามารถปรับลดและเพ่มิ ไดด้ ว้ ยปุม Volts/Div. (หมายเลข 26 หรอื 31) สว่ นแนวนอน (แกน X) จะแสดงถึง
คาบเวลา (Time base) ของสัญญาณ มีหน่วยเป็น วินาที สามารถปรับเพิ่มและลดได้ด้วยปุม Time/Div.
(หมายเลข 12)

แกน Y แสดงค่าแรงดันของ
สัญญาณ

แกน X แสดงฐานเวลาของสัญญาณ

ภาพที่ 128 หน้าจอแสดงผลของออสซิลโลสโคป
ทีม่ า (ปรบั จาก W. D. Phllips, (1999).

การวดั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรง
1. ต่อสายโพรบเขา้ สอู่ อสซิลโลสโคปเขา้ ทจี่ ุดตอ่ หมายเลข [23] สาํ หรบั ช่องสัญญาณที่ 1
2. เล่ือนสวติ ชห์ มายเลข [25] ไปท่ตี ําแหนง่ GD จะปรากฏเส้นภาพบนจอแสดงผล

197

3. ต้ังสวิตช์ Volts/Div. ให้เหมาะสมกับขนาดของแรงดันไฟฟูาท่ีต้องการวัด ในกรณีท่ีไม่รู้ค่า
แรงดนั ไฟฟูาท่ีต้องการวัดให้ตง้ั สวิทชน์ ี้ทต่ี าํ แหน่งการลดทอนสงู สดุ ทม่ี ี เชน่ 20 Volts/Div.

4. ปรับปุม Y – Pos. I (หมายเลข [21]) ให้เส้นภาพเล่ือนไปยังระดับอ้างอิง 0 โวลต์ (0 volt
reference level) ทก่ี ึง่ กลางจอภาพ (หรอื ตําแหน่งใด ๆ บนจอภาพก็ได้)

5. เลื่อนสวิตชห์ มายเลข [25] ไปท่ีตาํ แหน่ง DC และต่อสัญญาณที่จะวัดเข้าท่ีโพรบของ CH1 เส้น
ภาพจะเล่ือนไปจากตําแหน่งท่ีกําหนดไว้ในข้อ 4 (ในกรณีที่ไม่ปรากฏเส้นภาพแสดงว่าต้ังค่า Volts/Div.
น้อยเกินไป ให้ตัง้ ค่าใหส้ ูงขนึ้ จนเห็นเส้นภาพในจอ)

6. ค่าแรงดันไฟฟูาที่วัดได้ จะคํานวณได้จากสูตร จานวนช่องจากระดับอ้างอิง × ความไวทาง
แนวตั้ง (Volts/div.) × การลดทอนของโพรบ

7. หากเส้นเล่ือนขึ้นจากระดับอ้างอิง จะได้ค่าแรงดันไฟฟูาเป็นบวก) แต่หากเส้นเล่ือนลง จะได้ค่า
แรงดนั ไฟฟาู เป็นลบ

ตัวอยา่ งที่ 41. จงคํานวณค่าแรงดันไฟฟูากระแสตรงท่ีปรากฏดังภาพ เม่ือตั้งค่าความไวทางแนวต้ังเท่ากับ
0.1 Volts/Div.

ระดบั แรงดันไฟฟูา

ระดับอ้างองิ

วิธีทํา

แรงดันไฟตรง = จาํ นวนช่องจากระดบั อา้ งอิง × ความไวทางแนวตั้ง (V/div) × การลดทอนของโพรบ

ตง้ั คา่ ความไว = 0.1 Volts/div

จาํ นวนช่องจากระดบั อ้างองิ = 4.2 ชอ่ ง

การลดทอนของโพรบ = × 1

ดังนนั้

แรงเคลอื่ นไฟฟาู DC = 4.2 ช่อง × 0.1 Volts/div × 1 = 0.42 โวลต์ ตอบ

แต่ถ้าใช้โพรบทตี่ ้ังการลดทอนไวท้ ี่ × 10 แรงดนั ไฟฟาู กระแสตรงจะมคี า่ เป็น 10 เท่า

น่ันคอื

แรงดันไฟฟาู กระแสตรง = 4.2 ช่อง × 0.1 Volts/div × 10 = 4.2 โวลต์ ตอบ

198

การวดั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสสลบั
1. ตอ่ สายโพรบเขา้ สอู่ อสซลิ โลสโคปเข้าท่ีจดุ ต่อหมายเลข [23] สาํ หรับชอ่ งสญั ญาณท่ี 1
2. เล่ือนสวิตช์หมายเลข [25] ไปที่ตําแหน่ง AC (เพื่อตัดแรงดันไฟฟูากระแสตรง (DC) ที่อาจผสม
อยดู่ ้วยออกไป) จะปรากฏเส้นภาพบนจอแสดงผล
3. ต้ังสวิตช์ Volts/Div. ให้เหมาะสมกับขนาดของแรงดันไฟฟูาที่ต้องการวัด (กรณีที่ไม่รู้ค่า
แรงดันไฟฟูาทตี่ อ้ งการวดั ให้ตง้ั สวิทช์น้ีท่ตี ําแหน่งการลดทอนสงู สดุ ท่มี ี เชน่ 20 Volts/Div.)
4. ต่อสัญญาณเข้าท่ีจุดวัดของสายโพรบและปรับปุมหมายเลข [17] (LEVEL) หรือ ปุมหมายเลข
[10] (Trig.) จนกระทงั่ รูปคลน่ื ปรากฏนิง่ บนจอภาพ
5. ค่าแรงดันไฟท่ีคํานวณได้จะมีค่าเปน็ แรงดันไฟฟูาจากยอดถึงยอด (Volt peak to peak : Vp-
p) จากสมการ ซง่ึ คาํ นวณไดจ้ ากสมการ

5.1. แรงดันไฟฟูา Vp-p = จํานวนช่องในแนวต้ัง × ความไวทางแนวต้ัง (Volts/div.) × ค่า

ลดทอนของโพรบ
5.2. แรงดนั ไฟฟาู Vp =
5.3. แรงดนั ไฟฟูา Vrms =

√

Vp
Vp-p

Vp

ภาพท่ี 129 สญั ญาณไฟฟาู ของรูปคลื่นไซน์

ตัวอยา่ งที่ 42. จงคํานวณค่าแรงดันไฟฟูาของรูปคล่ืนที่ปรากฏดังภาพ เมื่อต้ังค่าความไวทางแนวตั้งเท่ากับ
5 Volts/Div. และตัง้ คา่ การลดทอนของโพรบเท่ากับ 1 จงหาค่า แรงดันไฟฟูา Vp-p แรงดันไฟฟูา Vp และ
แรงดันไฟฟูา Vrms

199

วิธีทาํ

Vp-p = จาํ นวนช่องในแนวตง้ั × ความไวทางแนวต้งั (Volts/div.) × คา่ ลดทอนของโพรบ

ตั้งค่าความไว = 5 Volts/div

จาํ นวนช่องในแนวต้งั = 3.6 ช่อง

การลดทอนของโพรบ = × 1

ดังนนั้

แรงดนั ไฟฟูา Vp-p = 3.6 ช่อง × 5 Volts/div × 1 = 18 Vp-p ตอบ

แรงดันไฟฟาู Vp = = 18 / 2 = 9 Vp ตอบ

แรงดนั ไฟฟาู Vrms = = 5 / √ = 6.36 Vrms ตอบ
√

การวดั คาบเวลาและความถี่

สัญญาณทุกชนิดจะมีการทําซ้ํารูปเดิมในช่วงระยะเวลาท่ีแน่นอนค่าหน่ึง เรียกว่า คาบเวลา

(Period, T) มีหน่วยเป็น วินาที (Second) และจํานวนรอบในการทําซ้ําในหน่ึงวินาที เรียกวา่ ความถี่

(Frequency, f) มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hertz) ซ่ึงรูปคล่ืนของสัญญาณจะแสดงผลบนจอภาพได้ในลักษณะ

เต็มคาบเวลาไปเร่ือย ๆ จนกระท่ังสิ้นสุดจอภาพซ่ึงอาจจะไม่ครบคาบเวลาก็ได้ โดยการแสดงผลรูปคล่ืนจะ

สัมพนั ธก์ ับการปรับสัมประสิทธต์ิ ัวคูณฐานเวลาบนปุมปรับค่าฐานเวลา (Time/Div.) ของสัญญาณภาพซ่ึงมี

หน่วยเปน็ S/cm. ภาพท่ี 130 แสดงตัวอย่างการวดั คาบเวลาของสัญญาณ

T=5S

T=5S

ภาพที่ 130 การวดั คาบเวลาของสญั ญาณ

วธิ กี ารวัดคาบเวลาและความถ่ี
1. ตอ่ สายโพรบเข้าสูอ่ อสซิลโลสโคปเข้าที่จดุ ตอ่ หมายเลข [23] สาํ หรบั ช่องสญั ญาณที่ 1
2. เล่อื นสวิตชห์ มายเลข [25] ไปที่ตาํ แหนง่ AC (เพอ่ื ตดั แรงดนั ไฟฟาู กระแสตรง (DC) ท่อี าจผสม
อยดู่ ว้ ยออกไป) จะปรากฏเสน้ ภาพบนจอแสดงผล
3. ต้ังสวิตช์ Volts/Div. ให้เหมาะสมกับขนาดของแรงดันไฟฟูาท่ีต้องการวัด ในกรณีท่ีไม่รู้ค่า
แรงดันไฟฟาู ทีต่ อ้ งการวดั ให้ตงั้ สวทิ ชน์ ที้ ่ีตาํ แหน่งการลดทอนสูงสุดทีม่ ี เช่น 20 Volts/Div.)
4. ตั้งสวทิ ช์ Time/Div. ไปท่ปี ระมาณกงึ่ กลางสเกล

200

5. ตอ่ สัญญาณเข้าท่ีจุดวัดของสายโพรบและปรับปุมหมายเลข [17] (LEVEL) หรือ ปุมหมายเลข
[10] (Trig.) จนกระทง่ั รูปคลน่ื ปรากฏนง่ิ บนจอภาพ

6. สามารถปรบั สวทิ ช์ Time/Div. ได้ เพื่อให้จอภาพแสดงรูปคลืน่ ของสัญญาณทีอ่ า่ นคา่ ไดง้ ่าย
7. สูตรคาํ นวณคาบเวลาและความถ่ี คือ

7.1. คาบเวลา (T) = จํานวนชอ่ งในแนวนอน × สมั ประสทิ ธิ์ตวั คณู บนฐานเวลา (Time/Div.)
7.2. ความถี่ (f) =

ตัวอยา่ งท่ี 43. จงคํานวณคาบเวลา (T) และความถ่ี (f) ของสัญญาณดังภาพ เมื่อตั้งค่าสัมประสิทธติ์ ัวคูณ
บนฐานเวลา (Time/Div.) เทา่ กับ 0.1 mS.

วิธที าํ ตอบ
คาบเวลา (T) = จาํ นวนชอ่ งในแนวนอน × สัมประสทิ ธิ์ตวั คูณบนฐานเวลา (Time/Div.) ตอบ
สัมประสิทธติ์ ัวคณู บนฐานเวลา = 0.1 mS.
จํานวนชอ่ งในแนวนอน = 5 ช่อง
ดงั นัน้
คาบเวลา (T) = 5 ช่อง × 0.1 mS. = 0.5 mS

ความถ่ี (f) = = 1 / (0.5 × 10-3) = 2 kHz

ตัวอยา่ งท่ี 44. จงคํานวณหาค่าแรงดันไฟฟูา Vp-p แรงดันไฟฟูา Vp และ แรงดันไฟฟูา Vrms คาบเวลา
(T) และความถี่ (f) ของสัญญาณดงั ภาพ เมื่อตั้งค่าสัมประสิทธ์ิตัวคูณบนฐานเวลา (Time/Div.) เท่ากับ 0.5
mS. และค่าความไวทางแนวตัง้ เทา่ กบั 2 Volts/Div. และตั้งค่าลดทอนของโพรบ × 1

201

วิธีทาํ

Vp-p = จํานวนชอ่ งในแนวตง้ั × ความไวทางแนวตง้ั (Volts/div.) × ค่าลดทอนของโพรบ

ตั้งค่าความไว = 2 Volts/div

จาํ นวนชอ่ งในแนวตั้ง = 6 ชอ่ ง

การลดทอนของโพรบ = × 1

ดังนัน้

แรงดนั ไฟฟาู Vp-p = 6 ช่อง × 2 Volts/div × 1 = 12 Vp-p ตอบ

แรงดันไฟฟูา Vp = = 12 / 2 = 6 Vp ตอบ

แรงดนั ไฟฟูา Vrms = = 5 / √ = 4.24 Vrms ตอบ
√
ตอบ
คาบเวลา (T) = จาํ นวนช่องในแนวนอน × สมั ประสทิ ธ์ติ ัวคณู บนฐานเวลา (Time/Div.) ตอบ
สัมประสทิ ธิ์ตัวคณู บนฐานเวลา = 0.5 mS.
จํานวนช่องในแนวนอน = 4 ช่อง
ดงั นัน้
คาบเวลา (T) = 4 ชอ่ ง × 0.5 mS. = 2 mS

ความถี่ (f) = = 1 / (2 × 10-3) = 500 Hz

ดิจิตอลออสซิลโลสโคป

พัฒนาข้ึนจากออสซิลโลสโคปแบบอนาล็อกเพื่อให้มีความสามารถในการวัดสูงข้ึน ใช้หลักการการ
แปลงสญั ญาณท่ตี อ้ งการวัดใหเ้ ป็นสัญญาณดจิ ิทัลด้วยวงจรแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลแบบความเร็ว
สงู (High speed analog to digital converter) และนําสญั ญาณที่แปลงไปเกบ็ ไว้ในหนว่ ยความจําสํารอง
เพื่อให้หน่วยประมวลผลกลาง (Central processing unit : CPU) ประมวลผลและแสดงรูปคล่ืนออกมา
ทางจอภาพแบบผลกึ เหลว (Liquid crystal display : LCD)

202
ดิจิทัลออสซิลโลสโคปถูกออกแบบให้มีความสามารถสูง เช่น การจัดเก็บข้อมูลสัญญาณรูปคลื่นใน
หน่วยความจํา การบนั ทกึ ภาพรปู คลื่นสญั ญาณ การประมวลผลทางคณติ ศาสตร์ (เชน่ การทํา Fast Furrier
Transform : FFT) การวัดสัญญาณอตั โนมัติ ซึ่งในบทเรียนน้ีจะกล่าวถึงดิจิทัลออสซิลโลสโคปย่ีห้อ RIGOL
รุ่น DS1000E เพ่ือเป็นตัวอยา่ งในการศกึ ษา

ภาพที่ 131 ตัวอยา่ งดิจิทลั ออสซิลโลสโคป
ทีม่ า (RIGOL Technologies Inc., 2014)

คุณสมบตั เิ ดน่ ของดจิ ติ อลออสซิลโลสโคป
1. มแี บนด์วธิ 100 MHz
2. อัตราการสุ่มตัวอย่าง (Sampling rate) 1 GS/S และมีความยาวในการบันทึกข้อมูล (Record
length) 2,500 จุด
3. แสดงผลดว้ ยจอภาพผลกึ เหลวแบบความละเอียดสงู
4. มฟี งั ก์ชันการปรับรูปคล่ืนสญั ญาณอัตโนมตั ิ (Automatic setup)
5. มีอินเตอรเ์ ฟสแบบ RS-232, GPIB และ GENTRONICS
6. สามารถประมวลผลทางคณิตศาสตรด์ ้วยฟงั ก์ชั่น FFT
7. สามารถบนั ทกึ ภาพรปู คล่ืนสัญญาณได้
8. สว่ นประกอบของดิจิตอลออสซลิ โลสโคป
9. มีอนิ เตอร์เฟสแบบ RS-232, GPIB และ GENTRONICS เปน็ OPTIONAL EXTENSION
MODULES ซงึ่ สามารถตดิ ต้งั ไดง้ า่ ย

203

ปมุ ควบคมุ ปมุ เมนทู ว่ั ไป ปุมควบคมุ การ
มัลตฟิ งั ก์ชนั ทํางาน

ปุมควบคมุ
การทริกเกอร์
ปุมควบคมุ ทาง
แนวนอน
ปมุ ควบคมุ ทาง
แนวตั้ง

จุดทดสอบการ
ทํางาน

จดุ ตอ่ USB จุดตอ่ Logic analyzer จดุ ตอ่ สญั ญาณเข้า จุดนาํ เข้าสญั ญาณ
ทรกิ เกอร์

ภาพที่ 132 ส่วนประกอบของดิจิทลั ออสซลิ โลสโคป

ทม่ี า (ปรับจาก DS1000E Datasheet, 2014)

การใชง้ านดิจทิ ัลออสซลิ โลสโคป

โดยพ้ืนฐานแล้วการใช้งานดิจิทัลออสซิลโลสโคปเพ่ือวัดสัญญาณไฟฟูาจะมีวิธีการที่เหมือนกับ
แอนะล็อกออสซิลโลสโคปทุกประการ ยกเว้นแต่จะมีความสะดวกในการปรับต้ังเพ่ือการแสดงผลและการ
อ่านค่าต่าง ๆ ของสัญญาณไฟฟูาได้มากกว่า เนื่องจากดิจิทัลออสซิลโลสโคปจะมีปุม Auto ซ่ึงจะปรับค่า
การแสดงผลการวดั ใหโ้ ดยอตั โนมัติ

ระบบสือ่ ประสานบนจอภาพ
เน่ืองจากดิจิทัลออสซิลโลสโคปจะมีความสามารถในการทํางานมากกว่าแอนาล็อกออสซิลโลสโคป
เช่น ฟงั ค์ชั่นการปรับตั้งการแสดงผลข้อมูลต่าง ๆ ของสัญญาณไฟฟูา การประมวลผลทางคณิตศาสตร์ การ
หยุดภาพสัญญาณชั่วขณะ ฯลฯ หากตอ้ งทําปุมควบคุมการทํางานของฟังค์ชัน่ ต่าง ๆ เหล่าน้ีไว้บนตัวเคร่ือง
ก็จะทําให้มีปมุ กดมากมายและทําให้ผู้ใชง้ านสับสนได้ ดังนั้นจึงไดท้ ําปุมกดซ่ึงส่ือประสานกับการตง้ั ค่าและ
การแสดงผลบนจอภาพไว้ดงั นี้

204

จดุ ทรกิ ใน จุดทริกของ
สถานะการวัด รูปคล่นื ในหน่วยความจาํ หน่วยความจาํ รปู คล่นื ในจอภาพ

Ch1
เมนู

Ch2 รปู คลื่นทีแ่ สดง

รูปแบบการวดั Volt/Div. Time/Div. Trigger offset
สญั ญาณอินพทุ

ภาพท่ี 133 หน้าจอแสดงผลของดจิ ทิ ลั ออสซลิ โลสโคป

ทมี่ า (ปรบั จาก DS1000E Datasheet, 2014)

ระบบควบคุมทางแนวตงั้
ภาพที่ 134 แสดงปุมใชง้ านทเี่ กยี่ วข้องกบั ระบบการควบคมุ ทางแนวตงั้ ประกอบดว้ ย
1. ปมุ่ CH1 และ ปุ่ม CH2 ใช้สาํ หรับเข้าสูเ่ มนดู ําเนินการ (Operation menu) ประกอบดว้ ย

1.1 Coupling เลอื กชนดิ ของสัญญาณไฟฟูา
1.1.1 AC ยอมใหเ้ ฉพาะแรงดันไฟฟูา AC ผา่ น
1.1.2 DC ยอมใหแ้ รงดันไฟฟูาท้งั AC และ DC ผ่าน
1.1.3 GND ยุตกิ ารนําเข้สญั ญาณอนิ พทุ

1.2 BW Limit ใช้จํากัดแบนดว์ ิดธ์ (Band width) ของช่องสัญญาณท่ี 20 MHz เพื่อลด
สัญญาณรบกวนที่จอภาพ

1.2.1 ON เปดิ การจาํ กดั แบนด์วดิ ธ์
1.2.2 OFF ปดิ การจํากัดแบนดว์ ิดธ์
1.3 Probe ตง้ั คา่ การลดทอนของสายวดั สญั ญาณของเครอื่ งกบั สายวัดสญั ญาณ
1.3.1 1X 1 เท่า
1.3.2 5X 5 เทา่

205

1.3.3 10X 10 เทา่
1.3.4 50X 50 เท่า
1.3.5 100X 5 เทา่ เทา่
1.3.6 500X 500 เทา่
1.3.7 1000X 1000 เท่า
1.4 Digital filter ต้งั คา่ การกรองสัญญาณทางดจิ ิทลั
1.4.1 ON เปิดการกรองสัญญาณทางดิจิทัล
1.4.2 OFF ปดิ การกรองสญั ญาณทางดิจิทัล
1.5 Volts/Div ปรบั ตง้ั ค่าความละเอยี ดของลกู บิด
1.5.1 Coarse ปรบั หยาบ
1.5.2 Fine ปรับละเอยี ด
1.6 Invert ปรับต้งั การสลับเฟสของสัญญาณ 180 องศา
1.6.1 ON เปดิ การสลบั เฟสสญั ญาณ (Inverting signal)
1.6.2 OFF ปดิ การสลบั เฟสสัญญาณ (Inverting signal)
2. ปุ่ม MATH ใช้สําหรบั การคาํ นวณทางคณติ ศาสตรข์ องสัญญาณไฟฟูาทัง้ 2 ชอ่ ง
2.1 Operation การดาํ เนินการ
2.1.1 A+B การบวกสญั ญาณไฟฟูาชอ่ ง 1 ด้วยช่อง 2
2.1.2 A-B การลบสัญญาณไฟฟาู ชอ่ ง 1 ด้วยชอ่ ง 2
2.1.3 A×B การคณู สัญญาณไฟฟาู ช่อง 1 ดว้ ยช่อง 2
2.1.4 FFT การทํา Fast Fourier Transform เพื่อเปล่ียนสัญญาณไฟฟูาจาก Time
domain ไปเปน็ Frequency domain
2.2 Source A กาํ หนดแหล่งของสญั ญาณ A
2.2.1 CH1 ให้ช่องสญั ญาณที่ 1 เปน็ Source A
2.2.2 CH2 ใหช้ อ่ งสญั ญาณที่ 2 เปน็ Source A
2.3 Source B กาํ หนดแหลง่ ของสญั ญาณ B
2.3.1 CH1 ใหช้ อ่ งสญั ญาณท่ี 1 เป็น Source B
2.3.2 CH2 ให้ช่องสญั ญาณท่ี 2 เปน็ Source B
2.4 Invert
2.4.1 ON เปิดการ FFT เป็นสญั ญาณไฟฟูาเดมิ
2.4.2 OFF คืนสภาพจาลับสญั ญาณ
3. ปุ่ม REF ใช้สําหรบั บันทกึ สัญญาณไฟฟูาขณะทาํ การวดั
3.1 Source เลือกชอ่ งสัญญาณไฟฟูา

206

3.1.1 CH1 ชอ่ งสัญญาณที่ 1
3.1.2 CH2 ชอ่ งสญั ญาณท่ี 2
3.1.3 MATH/FFT เลือกสญั ญาณ FFT
3.1.4 LA เลอื กช่องวเิ คราะห์สญั ญาณลอจิก (Logical analyzer)
3.2 Location เลอื กพืน้ ท่ีการจดั เกบ็
3.2.1 Internal ในหนว่ ยความจาํ ภายใน
3.2.2 External ในหนว่ ยความจาํ ภายนอก
3.3 Save บันทึก
3.4 Imp./Exp. นาํ เขา้ – ส่งออก
3.5 Reset รเี ซทรปู คลนื่ สญั ญาณ
4. ลูกบิดปรับเลื่อนทางแนวตั้ง (Position) ใช้ปรับเล่ือนรูปคล่ืนสัญญาณทางแนวต้ัง (ข้ึน - ลง)
และใช้รว่ มกับคาํ ส่ัง cursor เพื่อเลอ่ื นเคอรเ์ ซอรบ์ นหน้าจอภาพสําหรบั วัดแรงดนั ของสญั ญาณไฟฟูา
5. ลูกบิดปรับขนาดทางแนวต้ัง (Vertical scale) ใช้สําหรับปรับขนาดแรงดันไฟฟูาต่อช่อง
(Volt/Division)

ภาพท่ี 134 ระบบควบคมุ ทางแนวต้ัง
ทีม่ า (DS1000E Datasheet, 2014)

ระบบควบคุมทางแนวนอน
ภาพท่ี 135 แสดงปมุ ใช้งานท่เี กยี่ วข้องกับระบบการควบคุมทางแนวนอน ประกอบดว้ ย
1. ลูกบิด Position สําหรับปรับเล่ือนรูปคลื่นสัญญาณทางแนวนอน (ซ้าย – ขวา) และใชร้ ่วมกับ
คาํ ส่งั cursor เพอื่ เลอ่ื นเคอรเ์ ซอรบ์ นหน้าจอภาพสาํ หรบั วัดคาบเวลาของสัญญาณไฟฟาู
2. ลกู บดิ Scale สําหรบั ปรับคา่ ฐานเวลาของรปู คลน่ื ไฟฟาู (Time/Division) ของรปู คลน่ื ไฟฟาู
3. ป่มุ MENU กดเพื่อแสดงเมนูของระบบวดั ทางเวลา (Time menu) ประกอบดว้ ย

207

3.1 Delayed การหนว่ งเวลา
3.1.1 ON เปิดการหน่วงเวลาการสแกน
3.1.2 OFF ปดิ การหนว่ งเวลาการสแกน

3.2 Time Base การปรบั ฐานเวลา
3.2.1 Y-T แสดงความสัมพันธร์ ะหว่างค่าแรงดนั ทางแนวต้ังและฐานเวลาทางแนวนอน
3.2.2 X-Y แสดงค่าของช่องสัญญาณที่ 1 บนแกน X และค่าของช่องสัญญาณท่ี 2 ที่

แกน Y
3.2.3 Roll การแสดงรูปคลื่นสญั ญาณจะแสดงจากขวาไปซ้าย

3.3 Sa Rate แสดงการสมุ่ ตวั อย่างของระบบ
3.4 Trig-offset Reset ปรับรปู คลน่ื สญั ญาณสกู่ ลางภาพ

ภาพท่ี 135 ระบบควบคุมทางแนวนอน
ทม่ี า (DS1000E Datasheet, 2014)

ระบบเมนู
ปมุ Measure ในพืน้ ที่ Menu เปดิ ใชง้ านฟงั กช์ ั่นการตรวจวดั อัตโนมตั ิ ซึง่ เป็นฟงั กช์ ่ันการวัดทมี่ ี
ประสทิ ธภิ าพของออสซิลโลสโคปน้ี เม่ือกดปมุ Measure จะแสดงเมนูสําหรับการต้ังค่าการวัดอตั โนมัติ 22
พารามเิ ตอร์ ประกอบด้วย
1. Source สาํ หรับเลือกช่องสัญญาณการวัด

1.1 CH1 ชอ่ งที่ 1
1.2 CH2 ชอ่ งที่ 2
2. Voltage เลือกพารามิเตอรก์ ารวัดแรงดนั ไฟฟูา

208

2.1 Vmax เพอื่ วดั คา่ แรงดันไฟฟูาสูงสุดของรปู สญั ญาณ
2.2 Vmin เพอ่ื วัดค่าแรงดันไฟฟาู ต่ําสุดของรูปสญั ญาณ
2.3 Vpp เพ่อื วัดคา่ แรงดันไฟฟูาพคี ถงึ พีคของรปู สัญญาณ
2.4 Vtop เพอื่ วดั ค่าแรงดันไฟฟาู ทรี่ าบด้านบนสุดของรูปสญั ญาณ
2.5 Vbase วดั แรงดันไฟฟูาฐานราบของรปู คลน่ื ส่ีเหลย่ี ม
2.6 Vamp เพือ่ วัดค่าแรงดนั ไฟฟาู ระหว่าง Vtop และ Vbase
2.7 Vavg เพ่ือวดั ค่าแรงดนั ไฟฟาู เฉลย่ี ของรปู สัญญาณ
2.8 Vrms เพ่ือวัดค่าแรงดันไฟฟูาอาร์เอ็มเอส (Root Mean Square) ที่ราบดา้ นบนสุด
ของรปู สญั ญาณ
2.9 Overshoot เพื่อวดั โอเวอร์ช้ทู ในอัตราร้อยละของขอบ
2.10 Preshoot เพอ่ื วดั พรชี ้ทู ในอัตรารอ้ ยละของขอบ
3. Time เลอื กพารามิเตอร์การวัดทางเวลา
3.1 Period วัดคาบเวลาของรูปคลน่ื
3.2 Freq วดั ความถข่ี องรปู คลืน่
3.3 Rise time วดั ขอบขาขน้ึ (Rise time) ของรูปคล่ืน
3.4 Fall time วัดขอบขาลง (Fall time) ของรปู คล่ืน
3.5 +Width วดั ความกวา้ งของรูปคลน่ื สเ่ี หลย่ี มด้านบวก
3.6 -Width วดั ความกวา้ งของรปู คลืน่ สเี่ หล่ียมด้านลบ
3.7 +Duty วัดดิวต้ีไซเคิล (Duty cycle) ของรูปคลืน่ สเี่ หลี่ยมด้านบวก
3.8 -Duty วัดดิวตไ้ี ซเคลิ ของรปู คลื่นสีเ่ หลี่ยมดา้ นลบ
3.9 Delay1→2 วัดสัญญาณความล่าช้า (Delay) ระหวา่ งช่องสัญญาณท้ัง 2 ช่องที่ขอบ
ขาข้นึ ของสัญญาณ
3.10 Delay1→2 วัดสัญญาณความล่าชา้ ระหวา่ งช่องสัญญาณท้ัง 2 ช่องท่ีขอบขาลงของ
สัญญาณ
3.11 Phas1→2 วัดค่าเบ่ียงเบนระหว่างเฟสของท้ัง 2 ช่องสัญญาณท่ีขอบขาข้ึนของ
สัญญาณ
3.12 Phas1→2 วัดค่าเบ่ียงเบนระหว่างเฟสของท้ัง 2 ช่องสัญญาณท่ีขอบขาลงของ
สญั ญาณ
4. Clear ล้างผลการวัดบนจอภาพ
5. Display All แสดงการวัด
5.1 OFF ปิด
5.2 ON เปิด

209

ภาพที่ 136 เมนกู ารวัดแรงดนั ไฟฟูา
ท่ีมา (DS1000E Datasheet, 2014)

ภาพท่ี 137 เมนกู ารวัดทางเวลา
ทม่ี า (DS1000E Datasheet, 2014)

การปรบั เทยี บตนเอง

ฟังก์ช่ันการปรับเทียบตนเอง (Self-Calibration) ใช้สําหรับทดสอบการทํางานของวงจรต่าง ๆ
ภายในออสซลิ โลสโคปเพ่ือให้มีการทาํ งานที่ถูกตอ้ งซ่ึงสามารถจะทําท่ีใดเวลาใดก็ได้ โดยฟังก์ชน่ั นี้จะทําการ
ปรับเทยี บทงั้ ระบบควบคุมทางแนวต้ังและแนวนอน การปรับเทียบตนเองนี้จะต้องทําเม่ือเมื่อค่าอุณหภมู ิใช้
งาน (Ambient temperature) มีการเปลยี่ นแปลงไปมากกว่า 5 องศาเซลเซียส สามารถทําได้โดย

1. ปลดสายวดั สญั ญาณออกจากออสซลิ โลสโคปออกในทุกช่องสญั ญาณ
2. กดปุม Utility เลือก Self-Cal เพอ่ื เขา้ สหู่ น้าจอ self-calibration
3. กดปุม RUN/STOP เพ่ือเร่มิ การทาํ งาน

210

ภาพที่ 138 ฟังก์ชนั่ การปรบั เทยี บตนเอง
ท่ีมา (DS1000E Datasheet, 2014)

การปรับเทียบโพรบ
1. ตั้งคา่ การลดทอนของโพรบบนออสซิลโลสโคป โดย

1.1 ตอ่ สายโพรบเขา้ ท่ขี ัว้ อนิ พุท (Input) ของชอ่ งสัญญาณที่ 1
1.2 กดปุม ch1 บนเครือ่ ง (ภาพที่ 139) และเลือกคําส่ัง Probe และเลือกค่าการลดทอนของ
โพรบใหต้ รงกับการต้งั คา่ บนสายโพรบ (ภาพที่ 140) เช่น หากตั้งค่าการลดทอนที่โพรบเปน็ × 10 ก็ให้ต้ังค่า
การลดทอนบนออสซลิ โลสโคปเป็น 10X เชน่ กนั
2. ต่อปลายโพรบเข้าท่จี ดุ ทดสอบการทํางาน (ภาพท่ี 141)
3. กดปุม Auto บนออสซลิ โลสโคป จอภาพจะแสดงภาพสญั ญาณและปรบั คา่ ใหโ้ ดยอตั โนมตั ิ
4. ลกั ษณะของสญั ญาณทแ่ี สดงบนออสซิลโลสโคปควรเปน็ ดงั ภาพที่ 142 (ข)
5. หากตอ้ งวดั สัญญาณไฟฟาู ทงั้ 2 ช่องสญั ญาณ (ch1 และ ch2) ใหท้ ําการปรบั เทียบโพรบทง้ั 2
สายด้วยชอ่ งนําสญั ญาณเข้าทั้ง 2 ชอ่ ง

ภาพท่ี 139 ปุมควบคุมการทาํ งานบนจอภาพ
ทีม่ า (ปรบั จาก DS1000E Datasheet, 2014)

211

ภาพท่ี 140 การตง้ั คา่ การลดทอนของโพรบ
ทีม่ า (DS1000E Datasheet, 2014)

ภาพที่ 141 การปรบั เทยี บโพรบ
ท่มี า (DS1000E Datasheet, 2014)

(ก) (ข) (ค
ภาพที่ 142 รูปสัญญาณจากการปรับเทียบโพรบ (ก) การชดเชยสัญญาณมากเกินไ)ป (ข) สัญญาณท่ี

ถูกต้อง (ค) การชดเชยสญั ญาณนอ้ ยเกินไป
ท่มี า (DS1000E Datasheet, 2014)

212

การวดั แรงดนั ไฟฟา้ โดยอตั โนมัติ

1. ต่อสายวดั สญั ญาณเขา้ กบั ออสซิลโลสโคปและทําการปรบั เทยี บสายวดั สญั ญาณ
2. เลอื กช่องสัญญาณท่ีตอ้ งการวัด (CH1 หรอื CH2) โดยกดปุม MENU เลือก CH1 หรอื CH2
ขนึ้ อย่กู บั การต่อสายวดั สญั ญาณ หรือตามสญั ญาณทส่ี นใจ
3. กดปมุ Measure เลือก Source เลอื ก CH1 หรือ CH2
4. กดปุม CH1 เลือก Coupling เลือก GND จะปรากฏเส้นสัญญาณเป็นเส้นตรงขึ้นบนจอภาพ

ให้หมุนปุม เพื่อเล่อื นเส้นสญั ญาณไปยงั ตาํ แหน่งอ้างองิ 0 โวลตท์ ี่ตอ้ งการ
5. กดปุม CH1 เลือก Coupling เลือก DC หรือ AC (ขึ้นอยู่กับชนิดสัญญาณท่ีต้องการวัด)

และนําสายวดั สญั ญาณไปวัดสญั ญาณไฟฟาู ท่ีต้องการ
6. กดปุม AUTO ออสซิลโลสโคปจะทําการปรับค่าการวัดให้โดยอัตโนมัติและปรากฏเส้น

สญั ญาณขึ้นบนจอภาพ
7. เพ่ือดูค่าการวดั ทั้งหมดให้ต้งั ค่า Display All ไปท่ี ON พารามิเตอร์การวดั ท้ัง 18 ค่าจะแสดง

ขึ้นบนหน้าจอ
8. เลือกพารามิเตอร์สําหรับการวัด โดยการกดปุม Measure เลือก Voltage และเลือก

พารามิเตอร์ท่ีต้องการวัด เช่น Vmax หรือ Vmin เป็นต้น โดยดูหัวข้อระบบเมนู (พารามิเตอร์การวัด
แรงดันไฟฟูา) ประกอบ

9. เพ่ือให้ได้ค่าการวัดแสดงบนหน้าจอ เลือกพารามิเตอร์การวัดท่ีต้องการโดยการกดปุมที่อยู่
ดา้ นขวาของเมนแู ละอา่ นข้อมูลท่ีขอบด้านล่างของหน้าจอภาพ หากแสดงข้อมูลเป็น "*****" หมายความว่า
ไมส่ ามารถวัดพารามเิ ตอร์น้ัน ๆ ได้

10. การล้างคา่ การวัด กดปุม Clear คา่ การวัดอตั โนมัติทงั้ หมดจะหายไปจากหนา้ จอ

ภาพท่ี 143 พารามิเตอรต์ ่าง ๆ สาํ หรับการวัดแรงดนั ไฟฟาู ของรูปคล่ืนไฟฟูา
ที่มา (DS1000E Datasheet, 2014)

213

การวัดพารามเิ ตอรท์ างเวลาโดยอัตโนมัติ
1 ตอ่ สายวดั สัญญาณเขา้ กบั ออสซลิ โลสโคปและทาํ การปรบั เทียบสายวดั สญั ญาณ
2 เลอื กช่องสัญญาณทตี่ อ้ งการวัด (CH1 หรอื CH2) โดยกดปุม MENU เลือก CH1 หรือ CH2
ขนึ้ อย่กู ับการต่อสายวัดสัญญาณ หรอื ตามสญั ญาณทสี่ นใจ
3 กดปุม Measure เลือก Source เลือก CH1 หรอื CH2
4 กดปุม AUTO ออสซิลโลสโคปจะทําการปรับค่าการวัดให้โดยอัตโนมัติและปรากฏเส้น
สัญญาณข้ึนบนจอภาพ
5 เพ่ือดูค่าการวัดท้ังหมดให้ตัง้ ค่า Display All ไปที่ ON พารามิเตอร์การวัดท้ัง 18 ค่าจะแสดง
ขนึ้ บนหนา้ จอ
6 เลือกพารามเิ ตอรส์ ําหรับการวัด โดยการกดปุม Measure เลือก Time และเลือกพารามิเตอร์
ทต่ี อ้ งการวัด เชน่ Period, Freq เปน็ ต้น โดยดูหวั ข้อระบบเมนู (พารามเิ ตอรก์ ารวัดทางเวลา) ประกอบ
7 เพื่อให้ได้ค่าการวัดแสดงบนหน้าจอ เลือกพารามิเตอร์การวัดที่ต้องการโดยการกดปุมที่อยู่
ด้านขวาของเมนแู ละอ่านขอ้ มูลที่ขอบดา้ นล่างของหน้าจอภาพ หากแสดงข้อมูลเป็น "*****" หมายความวา่
ไมส่ ามารถวัดพารามิเตอร์นน้ั ๆ ได้
8 การลา้ งค่าการวดั กดปมุ Clear ค่าการวดั อตั โนมัตทิ ้งั หมดจะหายไปจากหน้าจอ

ภาพที่ 144 พารามิเตอรต์ า่ ง ๆ สําหรบั การวัดทางเวลาของรูปคล่นื ไฟฟาู
ท่ีมา (DS1000E Datasheet, 2014)

214

การวดั ดว้ ยเคอรเ์ ซอร์
สามารถทําได้ 3 วธิ ี คือ
1. โหมดแมนนวล (Manual mode) ในโหมดนี้จะแสดงเคอร์เซอร์บนจอภาพ 2 เส้นขนานกัน
สามารถเล่ือนเคอร์เซอร์เพ่ือกําหนดให้วัดแรงดันไฟฟูาหรือวัดคาบเวลาของสัญญาณไฟฟูาได้ ค่าการวัดจะ
ปรากฏท่ีดา้ นล่างเมนู กอ่ นทีจ่ ะทาํ การวัดใหต้ รวจสอบการต้งั ค่าท่ีมาของสญั ญาณสําหรบั การวัดก่อน
2. โหมดติดตาม (Track mode) ในโหมดน้ีจะแสดงเคอร์เซอร์แบบ + ซ่ึงจะใชก้ ําหนดตําแหน่งวัด
สัญญาณโดยอตั โนมตั ิ การปรบั ตําแหนง่ เคอรเ์ ซอรใ์ นแนวนอนบนสญั ญาณไฟฟูาทําไดโ้ ดยการหมนุ ลูกบดิ มัล
ตฟิ งั กช์ น่ั บนออสซลิ โลสโคป
3. โหมดอัตโนมัติ (Auto mode) โหมดนี้จะมีผลกับการวัดอัตโนมัติ เคร่ืองมือจะแสดงเคอร์เซอร์
ในขณะทกี่ ารวัดค่าโดยอตั โนมตั ิ เคอร์เซอร์เหลา่ นีแ้ สดงใหเ้ ห็นถึงความหมายทางไฟฟูาของการวดั

การวดั ในโหมดแมนนวล
1. กดปมุ Cursor เลอื ก Mode เลือก Manual
2. กดเลอื กช่องสัญญาณท่ตี ้องการวัด โดยกดปมุ Cursor เลอื ก Source เลือก CH1 หรอื CH2
3. เลือกชนดิ ของเคอร์เซอร์ โดยกดปมุ Cursor เลอื ก Type เลือก X หรอื Y

3.1 โดย X จะแสดงเคอร์เซอรเ์ ปน็ เส้นแนวตั้งเพ่อื วัดพารามิเตอรใ์ นแนวนอน
3.2 โดย Y จะแสดงเคอรเ์ ซอรเ์ ปน็ เสน้ แนวนอนเพือ่ วัดพารามิเตอร์ในแนวตัง้
4. การปรับเลอื่ นเคอรเ์ ซอร์ทาํ ไดโ้ ดย โดยกดปุม Cursor เลือก Type เลอื ก
4.1 Cursor A เลือก X จะเป็นการหมุนลูกบิดมัลตฟิ ังก์ชัน่ เพื่อเลื่อนเคอร์เซอร์ A ใน
แนวนอน ใช้ประกอบการวดั ค่าพารามเิ ตอร์ทางเวลา
4.2 Cursor A เลือก Y จะเป็นการหมุนลูกบิดมัลตฟิ ังก์ชนั่ เพื่อเล่ือนเคอร์เซอร์ A ใน
แนวตั้ง ใชป้ ระกอบการวดั ค่าพารามเิ ตอรท์ างแรงดนั ไฟฟาู
4.3 Cursor B เลือก X จะเป็นการหมุนลูกบดิ มัลตฟิ ังก์ชั่น เพื่อเล่ือนเคอร์เซอร์ B ใน
แนวนอน ใช้ประกอบการวดั คา่ พารามิเตอรท์ างเวลา
4.4 Cursor B เลือก Y จะเป็นการหมุนลูกบดิ มัลติฟังก์ช่ัน เพ่ือเล่ือนเคอร์เซอร์ B ใน
แนวตั้ง ใชป้ ระกอบการวดั ค่าพารามิเตอร์ทางแรงดนั ไฟฟาู
5. สําหรับการวัดค่าสัญญาณไฟฟูาให้ปรับเคอร์เซอร์ให้สัมพันธ์กับค่าพารามิเตอร์ที่ต้องการวัด
เช่น
5.1 การวัดค่าพารามิเตอร์ทางเวลา ให้เลื่อนเคอร์เซอร์ A และ B ในทางแนวนอนเพ่ือแสดง
ขอ้ มลู ทางเวลา เชน่ คาบเวลา ความถ่ี เปน็ ต้น
5.2 การวัดคา่ พารามิเตอรแ์ รงดันไฟฟูา ใหเ้ ล่อื นเคอร์เซอร์ A และ B ในทางแนวตั้งเพือ่ แสดง
ขอ้ มลู แรงดันไฟฟูา เช่น แรงดันไฟฟาู แรงดันโอเวอร์ช้ทู เป็นต้น

215

ภาพที่ 145 ตัวอย่างการใชเ้ คอรเ์ ซอรว์ ดั สัญญาณไฟฟาู ในโหมดแมนนวล
ที่มา (DS1000E Datasheet, 2014)

การวดั ในโหมดตดิ ตาม
1. กดปุม Cursor เลอื ก Mode เลือก Track
2. เลือกทีม่ าชอ่ งสัญญาณท่ีต้องการวัดสาํ หรบั Cursor A และ Cursor B โดยกดปุม Cursor
เลือก Source เลือก Cursor A หรอื Cursor B เลือก CH1 หรอื CH2 หรอื None
3. เลือ่ นเคอร์เซอรเ์ พื่อปรบั ตาํ แหน่งในแนวนอน โดยกดปมุ Cursor เลือก

3.1 CurA จะเป็นการหมุนลูกบดิ มัลติฟังก์ช่ัน เพ่ือเล่ือนเคอร์เซอร์ A ในแนวนอน ใช้
ประกอบการวัดคา่ พารามเิ ตอร์ทางเวลา

3.2 CurB จะเปน็ การหมุนลูกบิดมัลติฟังก์ชนั่ เพื่อเล่ือนเคอร์เซอร์ B ในแนวนอน ใช้
ประกอบการวัดคา่ พารามเิ ตอรท์ างเวลา

216

ภาพที่ 146 ตวั อย่างการใชเ้ คอรเ์ ซอรว์ ดั สญั ญาณไฟฟาู ในโหมดติดตาม
ท่ีมา (DS1000E Datasheet, 2014)

การวดั ในโหมดอัตโนมัติ
จะไม่มีการแสดงเคอร์เซอร์ถ้าไม่มีการเลือกค่าพารามิเตอร์ในเมนูวดั ออสซิลโลสโคปสามารถเลื่อน
เคอรเ์ ซอรไ์ ปยังพารามเิ ตอรใ์ นเมนวู ดั โดยอัตโนมัติ ทาํ ไดโ้ ดยการ กดปุม Cursor เลอื ก Mode เลอื ก Auto

ภาพท่ี 147 ตวั อยา่ งการใช้เคอร์เซอร์วัดสญั ญาณไฟฟูาในโหมดอตั โนมัติ
ที่มา (DS1000E Datasheet, 2014)

217

สรุปสาระสาคัญ

ออสซิลโลสโคปเป็นเครื่องมือที่สามารถแสดงลักษณะ (Shape) ขนาด (Amplitude) คาบเวลา
(Period) และความถ่ี (Frequency) ของรูปคล่ืนสัญญาณ รวมทั้งยังสามารถแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง
เฟสของสญั ญาณทต่ี อ้ งการตรวจวดั ได้

หลักการทํางานแอนาล็อกออสซิลโลสโคปใช้หลักการการบ่ายเบนทางไฟฟูาสถิต (Electrostatic
deflection) บังคบั ให้ลําอิเล็กตรอนท่ีกําเนิดขึ้นภายในหลอดภาพรังสีแคโทด (Cathode ray tube ; CRT)
เกิดการบ่ายเบนท้ังทางแนวต้งั และแนวนอนจนกระทั่งไปตกกระทบกับจอภาพซ่ึงฉาบไวด้ ้วยสารฟอสเฟอร์
เมอื่ สารฟอสเฟอรถ์ กู ลาํ อิเล็กตรอนตกกระทบกจ็ ะเกิดการเรืองแสงขน้ึ เปน็ ภาพบนจอได้

การวดั แรงดันไฟฟูากระแสตรงจะคํานวณได้จากสูตร จํานวนชอ่ งจากระดับอ้างอิง × ความไวทาง
แนวต้ัง (Volts/div.) × การลดทอนของโพรบ

การคํานวณค่าแรงดันไฟฟูากระแสสลับหรือค่าแรงดันของรูปคล่ืนสัญญาณไฟฟูาจะมีค่าเป็น
แรงดันไฟฟาู จากยอดถึงยอด (Volt peak to peak : Vp-p) ซึ่งคาํ นวณไดจ้ ากสมการ

แรงดันไฟฟูา Vp-p = จํานวนชอ่ งในแนวต้ัง × ความไวทางแนวต้ัง (Volts/div.) × ค่าลดทอนของ
โพรบ

แรงดันไฟฟาู Vp =
แรงดนั ไฟฟาู Vrms =

√

สูตรคํานวณคาบเวลาและความถี่ คอื
คาบเวลา (T) = จาํ นวนชอ่ งในแนวนอน × สัมประสิทธติ์ วั คณู บนฐานเวลา (Time/Div.)

ความถ่ี (f) =

218

แบบฝกึ หดั ท้ายบท

1. จงอธิบายหลักการทํางานของแอนาล็อกออสซิลโลสโคปมาโดยละเอยี ด

2. จงอธบิ ายหลกั การทาํ งานของหลอดภาพรงั สีคาโทดมาอยา่ งละเอียด

3. จงอธบิ ายวธิ ีการปรับเทียบมาตรฐานของสายวัดสัญญาณของแอนาล็อกออสซิลโลสโคปก่อนการใชง้ านมา

โดยละเอียด

4. จงอธิบายวิธีการวดั แรงดันไฟฟูากระแสตรงด้วยแอนาล็อกออสซลิ โลสโคปมาโดยละเอยี ด

5. จงอธิบายวธิ กี ารวัดรูปคลน่ื สญั ญาณไฟฟูาดว้ ยแอนาล็อกออสซิลโลสโคปมาโดยละเอยี ด

6. จงอธิบายวธิ ีการวดั คาบเวลาและความถี่ด้วยแอนาลอ็ กออสซิลโลสโคปมาโดยละเอยี ด

7. จงอธิบายวิธกี ารปรับเทียบมาตรฐานของสายวัดสัญญาณของดจิ ิทัลออสซิลโลสโคปก่อนการใช้งานมาโดย

ละเอียด

8. จงอธิบายวิธกี ารวัดแรงดนั ไฟฟาู กระแสตรงดว้ ยดิจิทัลออสซลิ โลสโคปมาโดยละเอียด

9. จงอธิบายวิธกี ารวดั รปู คล่นื สัญญาณไฟฟาู ดว้ ยดจิ ิทลั ออสซิลโลสโคปมาโดยละเอยี ด

10. จงอธบิ ายวิธกี ารวัดคาบเวลาและความถีด่ ว้ ยดิจิทัลออสซลิ โลสโคปมาโดยละเอียด

11. จงคํานวณค่าแรงดันไฟฟูากระแสตรง เมื่อตั้งค่าความไวทางแนวตงั้ เท่ากับและต้ังค่าการลดทอนของสาย

วัดสัญญาณ ดงั นี้

11.1 100 mV/Div. และ × 1 ระดบั
แรงดนั ไฟฟาู
11.2 100 mV/Div. และ × 10
11.3 1 V/Div. และ × 1

11.4 1 V/Div. และ × 10

11.5 5 Volts/Div. และ × 1

11.6 5 Volts/Div. และ × 10 ระดบั
11.7 20 Volts/Div. และ × 1 อา้ งองิ
11.8 20 Volts/Div. และ × 10

11.9 50 Volts/Div. และ × 1

11.10 50 Volts/Div. และ × 10

11.11 100 Volts/Div. และ × 1

11.12 100 Volts/Div. และ × 10

219

12. จงคํานวณค่าแรงดันไฟฟูา Vp-p แรงดันไฟฟูา Vp และ แรงดันไฟฟาู Vrms ของรูปคลื่น เมื่อตั้งค่าความ
ไวทางแนวตัง้ และตงั้ ค่าการลดทอนของโพรบ ดงั น้ี

12.1. 100 mV/Div. และ × 1
12.2. 100 mV/Div. และ × 10
12.3. 1 V/Div. และ × 1
12.4. 1 V/Div. และ × 10
12.5. 5 Volts/Div. และ × 1
12.6. 5 Volts/Div. และ × 10
12.7. 20 Volts/Div. และ × 1
12.8. 20 Volts/Div. และ × 10
12.9. 50 Volts/Div. และ × 1
12.10. 50 Volts/Div. และ × 10
12.11. 100 Volts/Div. และ × 1
12.12. 100 Volts/Div. และ × 10
13. จงคํานวณคาบเวลา (T) และความถี่ (f) ของสัญญาณดังภาพ เมื่อต้ังค่าสัมประสิทธ์ติ ัวคูณบนฐานเวลา
(Time/Div.) ดงั น้ี
13.1. 1 S
13.2. 0.2 S
13.3. 0.1 S.
13.4. 50 mS.
13.5. 20 mS.
13.6. 10 mS.
13.7. 5 mS.
13.8. 2 mS.
13.9. 1 mS.
13.10. .5 mS.
13.11. .2 mS.
13.12. .1 mS.
13.13. 50 µS.
13.14. 20 µS.
13.15. 10 µS.
13.16. 5 µS.

220

13.17. 2 µS.
13.18. 1 µS.
13.19. .5 µS.
13.20. .2 µS.
13.21. .1 µS.
14. จงเปรียบเทียบข้อดี – ข้อเสยี ระหว่างแอนาล็อกออสซลิ โลสโคปและดิจทิ ลั ออสซิลโลสโคป

221

บรรณานุกรม

ธรี วฒั น์ ประกอบผล. (2549). ดจิ ติ อลอเิ ล็กทรอนิกส์. กรุงเทพฯ : สาํ นกั พิมพ์ท้อป.

ประยูร เช่ียววัฒนา. (2535). เครื่องวัดและการวัดทางไฟฟ้า. กรุงเทพฯ : สมาคมส่งเสริม

เทคโนโลยี (ไทย - ญป่ี นุ ).

พั น ธ์ ศั ก ด์ิ พุ ฒิ ม า นิ ต พ ง ศ์ . ( 2537) . เ ค ร่ื อ ง มื อ วั ด ไ ฟ ฟ้ า แ ล ะ อิ เ ล็ ก ท ร อ นิ ก ส์ . ก รุ ง เ ท พ ฯ :

ซเี อด็ ยูเคชั่น .

ม า ต ร วิ ท ย า . ( 2554) . ค้ น เ ม่ื อ วั น ที่ 16 ม ก ร า ค ม 2556. จ า ก http://www.nstda.or.th/nstda-

knowledge/3070-metrology

วรี ะพันธ์ ติยัพเสน และ นภัทร วัจนเทพินทร์. (2546). ทฤษฎีเครื่องมือและการวัดทางไฟฟ้า. พิมพ์คร้ังท่ี 2.

ปทมุ ธานี : สกายบุก๊ ส์.

ศักรนิ ทร์ โสนันทะ. (2545). เคร่อื งมอื วัดและการวัดทางไฟฟ้า. กรุงเทพฯ : ซีเอ็ดยูเคช่ัน.
สมนึก บุญพาไสว. (2550). การวัดและเครอ่ื งมอื วดั . กรงุ เทพฯ : สาํ นักพิมพ์ท้อป.
Bakshi U.A. (2011). Electronic Instrumentation & Measurements. 2nd ed. Technical

Publications
Bakshi U.A., Bakshi A.V. (2009). Measurements and Instrumentation. Technical Publications.

http://books.google.co.th/books?id=gqfF32NgDl0C
David A. B. (2007). Electronic instrumentation and measurements. 2nd Edition. Prentice

Oxford University Press, USA
Donald P. L. (1992). Discrete and Integrated Circuit Electronics. Santa Clara University.
K. Lal Kishore. (2009). Electronic Measurements and Instrumentation. Pearson Education

India.
Larry D. Jones And A. Foster Chin. (1995). Electronic instruments and measurement. 2nd

ed. Singapore: Simon and Schuster Asia Pte.
Oscilloscope probes. (2013). Retrieved 10 January 2013. From http://www.radio-

electronics.com/info/t_and_m/oscilloscope /oscilloscope-probes.php
RIGOL Technologies Inc.. (2014). http://www.rigolna.com/products/digital-

oscilloscopes/ds1000d/ds1102d/
W. D. Phllips. (1999). Using an oscilloscope. Retrieved 10 January 2013. From

http://www.doctronics.co.uk/scope.htm

222

Warwick Test Supplies. (2014). Retrieved 10 January 2013. From
http://www.warwickts.com/testec-lf312-low-frequency-oscilloscope-probe-15mhz-
400v-150mhz-600v-p1288

223

บทที่ 11

เซนเซอรแ์ ละทรานสดิวเซอรเ์ บ้ืองตน้

ระบบการวัดโดยทั่วไปในปัจจุบันสามารถแบ่งองค์ประกอบสําคัญออกเป็นส่วนย่อยได้อย่างน้อย 6
สว่ น ดังภาพที่ 148 โดยเร่ิมจากอุปกรณ์ส่วนหน้าที่ทําหน้าท่ีเปลี่ยนแปลงส่ิงท่ีตอ้ งการวัดให้เป็นสัญญาณไฟฟูา
ซึ่งถูกเรียกรวม ๆ วา่ เซนเซอร์ หรอื ทรานสดวิ เซอร์ สญั ญาณทางไฟฟูาที่แปลงไดน้ ี้จะถูกส่งต่อไปยังภาคขยาย
ส่วนหน้าเพื่อขยายสัญญาณให้มีขนาดใหญ่ข้ึนก่อนส่งให้ภาคการปรับแต่งสัญญาณ ภาคขยายหลัก ภาคการ
ประมวลผลข้อมลู และภาคแสดงผลข้อมลู

เซนเซอร์ หรือ ภาคขยาย ภาคการปรับแต่ง
ทรานสดิวเซอร์ สว่ นหนา้ สัญญาณ

ภาคแสดงผล ภาคการประมวลผล ภาคขยายหลัก
ขอ้ มลู

ภาพที่ 148 องคป์ ระกอบโดยท่วั ไปของระบบการวัด

นิยาม

เซ็นเซอร์ (Sensor) คือ อุปกรณ์ตัวแรกซึ่งมีความสามารถในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของ
ปริมาณทางฟิสิกส์ เคมีและทางกายภาพต่าง ๆ เช่น แสง เสียง ความร้อน แรงทางกล เป็นตน้ และมีเอาท์พุท
ในลักษณะของการเปลี่ยนแปลงทางความต้านทานซ่ึงอาจมีการเปล่ียนแปลงที่ไม่เป็นสัดส่วนโดยตรงต่อการ
เปล่ียนแปลงน้ัน แล้วจึงเปล่ียนให้เป็นสัญญาณไฟฟูา เพื่อนําไปใช้ประมวลผลในระบบวัดและควบคุมได้
ตัวอย่างของเซ็นเซอร์ใชใ้ นทางวิทยาศาสตรแ์ ละวศิ วกรรมศาสตร์ เช่น โฟโต้ทรานซิสเตอร์ (Photo transistor)
โฟโต้ไดโอด (Photo diode) เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple) เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor) สเตรนเกจ
(Strain Gauges) เปน็ ตน้

ทรานสดิวเซอร์ (Transducer) ทําหน้าท่ีเหมือนเซ็นเซอร์ แต่มักจะรวมเซ็นเซอร์และวงจรปรับแต่ง
สัญญาณเข้าไว้ภายในชิ้นส่วนเดียวกันเพื่อสะดวกต่อการนําไปใช้งาน และให้เอาท์พุทเป็นแรงดันไฟฟูาหรือ
กระแสไฟฟูาที่เป็นสัดส่วนโดยตรงต่อการเปล่ียนแปลงที่ตรวจจับน้ัน ตัวอย่างของทรานสดิวเซอร์ที่ใช้ในทาง
วิทยาศาสตรแ์ ละวิศวกรรมศาสตร์ เช่น ทรานสดิวเซอรว์ ัดอตั ราการไหล (Flow Transducers) ทรานสดิวเซอร์
วดั ค่าความดัน (Pressure Transducers) และไอซเี ซนเซอร์ เปน็ ตน้

จากนิยามในข้างต้นจะเห็นได้ว่าเซ็นเซอร์และทรานสดิวเซอร์น้ันทําหน้าท่ีคล้ายกันมาก ดังนั้นใน
บทเรียนนีจ้ งึ ขอกลา่ วถงึ โดยรวมท้ังสองชนิดวา่ ทรานสดวิ เซอร์

224

ประเภทของทรานสดวิ เซอร์

1. ทรานสดิวเซอร์แบบพาสซีพ (Passive Transducer) ตอ้ งต่อแหล่งจ่ายไฟฟูาจากภายนอก จึงจะ
สามารถแปลงค่าการตรวจจบั เปน็ สญั ญาณไฟฟาู ได้ เช่น เทอรโ์ มคปั เปลิ โฟโต้ทรานซิสเตอร์ เปน็ ต้น

2. ทรานสดิวเซอร์แบบแอกทีฟ (Active Transducer) สามารถเปลี่ยนค่าการตรวจจับให้เป็น
สญั ญาณไฟฟูาได้โดยไมต่ อ้ งตอ่ แหล่งจ่ายไฟฟูาภายนอก เชน่ โซล่ารเ์ ซล เพียร์โซอเิ ลก็ ทริกส์ เป็นต้น

ชนดิ ของทรานสดวิ เซอร์

ทรานสดวิ เซอรท์ ใ่ี ชง้ านในเคร่อื งมอื วัดและระบบวัดคุมมีหลายประเภทที่นิยมใชง้ าน สาํ หรบั ใน
บทเรยี นน้ที ีจ่ ะกลา่ วถงึ คอื ทรานสดวิ เซอรส์ ําหรบั วดั อณุ หภูมิ ทรานสดวิ เซอรส์ าํ หรับวดั ตวั แปรทางกลและ
ทรานสดวิ เซอรแ์ บบใชแ้ สง

ทรานสดวิ เซอรส์ าหรับวัดอุณหภมู ิ

อุณหภูมิ (Temperature) เป็นปริมาณทางฟิสิกส์ชนิดหนึ่งซึ่งบ่งช้ีถึงระดับความร้อนหรือเย็นของ
สสารใด ๆ สาเหตุของความร้อนเย็นน้นั เกดิ จากการเคลือ่ นที่ของโมเลกุลภายในสสารซึ่งจะเกิดพลังงานจลน์ขึ้น
ดังน้ัน การวดั ค่าอุณหภูมิ คือ การวดั ค่าระดับพลังงานจลน์เฉล่ีย (Average kinetic energy) ของโมเลกุลอนั
เน่ืองมาจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุลภายในสสาร ซึ่งหากระดับพลังงานจลน์น้ีมีค่าเพ่ิมข้ึนก็จะทําให้อุณหภูมิ
เพิ่มขึน้ แต่หากระดบั พลงั งานจลนน์ ี้มคี ่าลดลงกจ็ ะทําให้อณุ หภมู ลิ ดลงดว้ ย

การวดั อุณหภูมิโดยท่วั ไปจะแสดงระดับของความร้อนหรือเย็นของสสารใด ๆ โดยการเปรียบเทียบกับ
ระดับอุณหภูมิอ้างอิงค่าหน่ึง ซ่ึงโดยปกติจะเป็น 0° และแสดงผลในหน่วยของอุณหภูมิท่ีอ้างอิงน้ัน หน่วยของ
อณุ หภมู ิท่ีนยิ มใช้งานมอี ยู่ 3 หนว่ ย คือ

1. องศาฟาเรนไฮต์ (Fahrenheit, °F)
2. องศาเซลเซียส (Celsius, °C)
3. เคลวิน (Kelvin, K)
โดยท้งั 3 หนว่ ยวดั จะสามารถเปรยี บเทียบและเปลยี่ นไปมาไดด้ ังสมการและภาพท่ี 124

°C = (°F – 32)
K= 273015 + °C

°F = (°C + 32)

°K +223° +273° +298° +323° +373° 225
°C -50° 0° +25° +50° +100°
+423°
+150°

°F -100° 0° +100° +200° +300°
+32° +70° +212°

ภาพที่ 149 กราฟความสัมพันธ์ของอณุ หภมู ิท้งั 3 หน่วยวดั

การวัดอุณหภูมิมีความสําคัญอย่างมาก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะมีผลต่อการ
เปล่ยี นแปลงคณุ สมบตั ิทางกายภาพ ตลอดจนการเปล่ียนแปลงเชิงพฤติกรรมของสสารได้ เครื่องมือวัดอุณหภูมิ
แบบอเิ ลก็ ทรอนกิ สต์ ้องใช้ทรานสดิวเซอร์ในการเปลี่ยนค่าอุณหภมู ิให้เป็นสัญญาณไฟฟูาจึงจะสามารถแสดงผล
อณุ หภมู ไิ ด้ ดงั นนั้ ภายในบทเรียนน้จี ะกล่าวถึงทรานสดิวเซอร์ทนี่ ิยมใชใ้ นการวัดอณุ หภูมิ ซึ่งประกอบด้วย

1. เทอรม์ สิ เตอร์ (Thermistors)
2. เทอร์โมคปั เปิล (Thermocouple)
3. RTD (resistance temperature detector)
4. Integrated Circuit Temperature Transducer

เทอรม์ สิ เตอร์
เทอร์มิสเตอร์ (Thermistors) มาจากคําว่า Thermally sensitive variable resistor เป็นอุปกรณ์
ชนิดท่ีมีค่าสัมประสิทธิ์การเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานต่อค่าอุณหภูมิท่ีเปล่ียนไปสูงมาก จึงนิยมใช้เป็น
อุปกรณ์วัดอณุ หภมู ิ ซึ่งจะมีความละเอียดแม่นยําในช่วงประมาณ -90 ถึง 130 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยัง
นิยมใช้เป็นอุปกรณ์จํากัดกระแสกระชาก อุปกรณ์ปูองกันกระแสเกินและอุปกรณ์ควบคุมความร้อนแบบให้
อุณหภูมิคงท่อี ีกดว้ ย
เทอร์มิสเตอร์ผลิตข้ึนจากวัสดุตัวนําที่เหมือนกับเซรามิกหรือพอลิเมอร์และอยู่ในรูปของแมงกานีส
ออกไซด์ นิกเกลิ และโคบอลต์ มคี ่าความต้านทานจาํ เพาะในชว่ ง 100 ถึง 450,000 โอหม์ -เซนตเิ มตร

ภาพท่ี 150 สัญลกั ษณ์ทางไฟฟาู ของเทอรม์ สิ เตอร์

226

ภาพที่ 151 เทอร์มิสเตอรช์ นิดตา่ ง ๆ

ทมี่ า (AMWEI Thermistor, 2014)

เทอร์มิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนําที่จะมีค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วเม่ือ
อุณหภูมิโดยรอบเปล่ียนแปลงไปเพียงเล็กน้อย สามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทตามค่าสัมประสิทธิ์การ
เปล่ียนแปลงค่าความต้านทานต่ออณุ หภมู ิ ได้แก่

1. แบบ NTC (Negative temperature coefficient) มีคุณสมบัติ คือ เม่ืออุณหภูมิโดยรอบ
เพิ่มขึ้นค่าความต้านทานจะลดลง เทอร์มิสเตอร์ชนิดน้ีผลิตข้ึนจากการผสมและเจือปนออกไซด์ของโลหะบาง
ชนดิ เช่น นิกเกิล โคบอลต์ แมงกานสี เหลก็ และทองแดง และอดั ใหเ้ ปน็ ก้อนแข็ง เหมาะสําหรับการใชว้ ัดและ
ควบคมุ อณุ หภูมิ

2. แบบ PTC (Positive temperature coefficient) มีคุณสมบัติ คือ เม่ืออุณหภูมิโดยรอบ
เพ่มิ ขน้ึ ค่าความตา้ นทานจะเพม่ิ ขน้ึ ตาม ผลติ ขึ้นจากแบเรยี มไททาเนตและเจือตะกว่ั หรอื เซอรโ์ คเนยี มไททาเนต
เทอร์มิสเตอรป์ ระเภทนนี้ ยิ มประยกุ ตใ์ ช้ในวงจรปูองกันแรงดันไฟฟูาหรือกระแสไฟฟาู เกินคา่ ปกติ

Resistance NTC
PTC

Temperature

ภาพที่ 152 กราฟคุณลักษณะการตอบสนองของความต้านทานตอ่ อุณหภมู ิของเทอร์มสิ เตอร์

ความสามารถในการตรวจวัดอณุ หภมู ิของเทอร์มิสเตอร์ท่ัวไปอยู่ท่ีประมาณ 173 K ถึง 573 K (-100
°C ถึง +300 °C) และนิยมออกแบบให้มีรูปทรงขนาดเล็กโดยที่ยังคงความสามารถในการเปล่ียนแปลงความ
ต้านทานต่ออุณหภูมิยังคงมีค่าสูง จึงสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อมได้อย่าง
รวดเรว็ ด้วยรปู ทรงขนาดเล็กจึงนิยมนําไปใช้ตรวจวดั อณุ หภูมิในพื้นท่ีเล็ก ๆ เช่น ใชฝ้ ังในมอเตอร์เพ่ือตรวจจับ

227
อุณหภูมิของขดลวดมอเตอร์ หรือใช้ตรวจวัดอุณหภูมิบนร่างกายของเด็กในเครื่องตู้อบทารก (Infant
incubator) ในทางการแพทย์

เทอรม์ ิสเตอร์โพรบ (Thermistor Probes)
เนื่องจากเทอร์มิสเตอร์ชนิดใช้งานแบบเดี่ยว (Standalone) นั้น มีความบอบบางและมักแตกหัก
เสียหายง่าย จึงไม่เหมาะสมสําหรับการใช้งานในสภาวะแวดล้อมที่ไม่ปกติ เช่น ในหม้อนึ่งความดันสูง การติด
บนร่างกายผ้ปู ุวย เปน็ ต้น ดงั นั้นจึงมีผู้พฒั นาและผลิตเทอร์มิสเตอร์ชนิดโพรบสําเร็จรูป (Instance probe) ซ่ึง
ฝังเทอร์มิสเตอร์ไวใ้ นท่อโลหะ (Metal tubes) หรือในเคส (Case) แบบพิเศษ ซ่ึงทําให้เกิดความเสถียรในการ
ใช้งานมากกวา่ และเหมาะสมสําหรบั สภาพแวดลอ้ มในงานอตุ สาหกรรม

ภาพที่ 153 ตัวอยา่ งเทอร์มสิ เตอร์โพรบแบบทอ่ โลหะ
ทม่ี า (DirectIndustry, 2014)

ภาพที่ 154 ตัวอย่างเทอรม์ สิ เตอร์โพรบแบบผนึกในแทง่ แกว้
ทมี่ า (Digi-Key Corporation, 2014)

228

การประยุกต์ใชง้ านเทอรม์ สิ เตอร์
เทอร์มิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มีการเปล่ียนแปลงความต้านทานไปตามอุณหภูมิ จึงนิยมใช้งานร่วมกับ
วงจรวีทสโตนบริดจ์ (Wheatstone bridge) ซึ่งมีข้อดีคือ เอาท์พุทของวงจรจะสามารถปรับค่าให้มี
แรงดันไฟฟูาเท่ากับศูนย์โวลท์ ที่จุดอุณหภูมิตา่ํ สุดที่ต้องการวดั ได้ จึงไม่เกิดค่าออฟเซ็ท (Offset) ของเอาท์พุท
ขึน้

R1 R2 R1 R4

VA B VA R2

B

R3 RT Vo R3 RT Vo
(ก) (ข)

ภาพที่ 155 การต่อเทอร์มสิ เตอรก์ บั วที สโตนบรดิ จ์ (ก) แบบพน้ื ฐาน (ข) แบบปรับสมดุล

จากวงจรใน ภาพที่ 155 (ก) สามารถใชส้ มการท่ี 7.8 – 7.10 ในการวิเคราะห์วงจรได้

Vo = VA – Vb 11.1

Vo = V [ ] 11.2

จากสมการที่ 11.1 พบว่าจะสามารถปรับแรงดันไฟฟูาเอาท์พุทให้เท่ากับศูนย์โวลท์ในสภาวะท่ีจุด
อุณหภูมติ า่ํ สุดท่ตี ้องการวัดได้ โดยการปรับอัตราส่วนความตา้ นทานท้ังหมดให้ R1 = R2 = R3 = Rt เพ่ือให้ VA =
Vb โดยท่ี Rt คอื ค่าความต้านทานของเทอร์มสิ เตอรบ์ นจุดอณุ หภูมิตา่ํ สดุ ท่ีต้องการวัด จะได้ว่า

= 11.3

จากการเรียนรู้ในวงจรวีทสโตนบริดจ์ท่ีผ่านมาจะพบว่า หากกําหนดเง่ือนไขของวงจรให้มีสภาวะ
สมดลุ ย์ท่ีจุดอุณหภมู ิท่ีตอ้ งการ จะพบว่าอัตราส่วนความตา้ นทานจะได้ว่า R1 = R2 = R3 = Rt และถ้ากําหนด
ให้ผลของอุณหภูมิท่ีเปล่ียนไปจะมีค่าเท่ากับ T และค่าความต้านทานท่ีเปลี่ยนไปของเทอร์มิสเตอร์มีค่า

เทา่ กบั R และแทนค่าลงในสมการที่ 11.2 จะได้ว่า

Vo = V [  ] 11.4

ในกรณที แี่ รงดันเอาทพ์ ทุ ของวงจรในสภาวะเรมิ่ ตน้ (จุดอณุ หภูมิเริ่มต้นที่ต้องการวัด) ยังมีค่าไม่เท่ากับ

ศูนย์โวลท์ จะสามารถดดั แปลงวงจรได้ดังภาพท่ี 128 (ข) โดยการต่อตวั ตา้ นทานปรับค่าได้ (Potentiometer)

229

R4 แบบละเอียดเขา้ ไปในวงจร เพ่ือปรับค่าอัตราส่วนของตัวต้านทานท้ังหมดเพอ่ื ให้ค่าแรงดัน Vo = VA - Vb =
0 โวลท์ เมื่ออณุ หภมู ิที่ต้องการวัดลดลงถึงจดุ ต่ําสุดท่ีตั้งไว้ของเครอ่ื งมือวดั

ในกรณีทแ่ี รงดันเอาท์พทุ ของวงจรมกี ารเปล่ยี นแปลงท่นี ้อยมาก จําเป็นต้องใช้วงจรขยาย (Amplifier)

ช่วยขยายแรงดันเอาท์พุทให้มีขนาดใหญ่ข้ึนก่อนนําไปใช้งาน (ภาพที่ 156) โดยแรงดันเอาท์พุทหาได้จาก

สมการ

Vout = Vin [ ] 11.5

หรือ

Vout = [ ] [  ] 11.6

+V Rf
R1 R2
-Rg +V

R3 RT + Vout

ภาพที่ 156 การตอ่ วงจรขยายสัญญาณเข้ากับวงจรวที สโตนบริดจ์

อารท์ ีดี
อาร์ทีดี (RTD : Resistance Temperature Detector) เป็นทรานสดิวเซอร์ท่ีใช้หลักการการ
เปลี่ยนแปลงความความต้านทานไฟฟูาของวัสดุตัวนํากับอุณหภูมิรอบข้างมาประยุกต์ใช้งาน ซึ่งค่าความ
ต้านทานดังกล่าวจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิรอบข้าง และความต้านทานของวัสดุตัวนําที่เพ่ิมขึ้นเมื่ออุณหภูมิ
เพิ่มขนึ้ เรยี กว่า สมั ประสิทธกิ์ ารเปลย่ี นอุณหภูมิแบบบวก (Positive Temperature Coefficient : PTC) ส่วน
อารท์ ีดยี ังมีช่อื เรยี กอกี อย่างว่า “เทอรโ์ มมิเตอร์แบบค่าความต้านทาน” (Resistance Thermometers)

โครงสรา้ งของอาร์ทดี ี
อาร์ทีดีผลิตข้ึนจากเส้นลวดโลหะที่มีความยาวค่าหนึ่ง ซึ่งทําให้เกิดค่าความต้านทานท่ีต้องการที่

อณุ หภูมิ 0C และพันอยู่บนแกนเซรามิกหรือแก้วซ่ึงเปน็ ฉนวนไฟฟูาที่มีมีคุณสมบตั ิทนตอ่ ความร้อนและมีค่า
สัมประสิทธ์ิการขยายตัวที่สัมพันธ์กับการขยายตัวของขดลวด เน่ืองจากเมื่อขดลวดโลหะได้รับความร้อนจะ
ขยายตวั และเมอ่ื เย็นตวั ลงจะหดตัวคือ ถ้าคา่ สมั ประสิทธิ์การขยายตัวของทั้งแกนและขดลวดโลหะไม่เท่ากันจะ
ทาํ ใหอ้ ารท์ ีดเี สียหายได้

230

ภาพที่ 157 อารท์ ีดีชนดิ ตา่ ง ๆ
ที่มา (Kodiak Controls, 2014)

ขดลวดโลหะจะพันอยู่บนแกนฉนวนท่ีทนความร้อนได้ดี (ภาพท่ี 131) จากน้ันนําไปผ่านความร้อนสูง
เพ่ือให้ขดลวดอ่อนตัวลงและอบความร้อนจต่ําเพื่อให้ขดลวดคลายความเครียดลง จากนั้นนําไปบรรจุไว้ท่ี
ปลายของปลอกโลหะ (Sheath) หรือโพรบ (Probe) หรือในเทอร์โมเวลล์ (Thermowell) เพ่ือให้สามารถ
สัมผัสกับตัวกลางที่ต้องการวัดอุณหภูมิได้โดยตรง เส้นลวดโลหะท่ีนิยมใช้ผลิตอาร์ทีดีจะทํามาจากโลหะท่ีมี
ความตา้ นทานสูง เช่น พลาตินัม ทองแดง นิเกิล ส่วนทังสเตนจะนิยมใช้ในการตรวจวัดอุณหภูมิที่สูงมาก แต่มี
ความเปราะและแตกหักได้ง่ายจึงไม่ค่อยนิยมใช้งาน ส่วนพลาตินัมเป็นโลหะที่นิยมมากเนื่องจากให้ผลในการ
ตอบสนองต่ออุณหภูมิไดค้ ่อนขา้ งเปน็ เส้นตรง

Resistanc
e

element
Insulating

support
ภาพที่ 158 โครงสร้างภายในของอาร์ทดี ี

231

ภาพที่ 159 (ก) โครงสร้างภายนอก (ข) โพรบหรือปลอกโลหะสําหรบั หอ่ หุ้มอารท์ ีดี
ท่มี า (นวภัทรา และ ทวพี ล, 2555)

ภาพที่ 160 ส่วนประกอบของอารท์ ดี ี
ทมี่ า (Tutco, 2014)

ชนิดของอารท์ ดี ี
1. แพลทินัม นิยมใชม้ ากท่ีสุด ใชส้ ัญลักษณ์ PT ไดแ้ ก่ PT-10, PT-100, PT-1000 มีความสามารถใน
การทําซํ้าสูง แต่มีความไวการตอบสนองตาํ่ มีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับชนิดนิกเกิลซึ่งมี ความสามารถในการ
ทาํ ซา้ํ นอ้ ยกวา่ แต่มีความไวสงู กว่าและราคาถกู กวา่
2. ทังสเตน มคี า่ ความตา้ นทานจาํ เพาะสัมพัทธส์ ูง นิยมใชก้ ับการวัดทอี่ ุณหภมู ิสูงมาก เพราะ หากใช้ท่ี
อณุ หภูมปิ กตจิ ะเปราะและยากต่อการนําไปใช้งาน
3. นิกเกิล นิยมใช้กับย่านวัดอุณหภูมิสูง มีข้อเสียคือมีความเป็นเชิงเส้นต่ํา ทําให้เกิดค่าดริฟต์ (Drift)
กบั เวลา

232

ความตา้ นทาน

RT/R0 14
12

10 เหล็ก
นิกเกิล
8 ทองแดง
พลาทนิ ่ัม
6
-200 0 200 400 600 800 1000
4 อุณหภูมิ (°C)
2

0

ภาพที่ 161 กราฟความสัมพันธ์ระหว่างคา่ ความตา้ นทานและอุณหภมู ิของวสั ดุต่าง ๆ

การประยุกต์ใชง้ านอารท์ ดี ี
อาร์ทีดีนิยมประยุกต์ใช้งานร่วมกับวงจรวีทสโตนบริดจ์ (Wheatstone bridge) เช่นกัน เน่ืองจากมี
การเปลี่ยนแปลงของค่าความต้านทานไปตามอุณหภูมิแวดล้อมเช่นเดียวกับเทอร์มิสเตอร์ แต่ในปัจจุบันมีการ
ผลิตอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ (Temperature control) แบบสําเร็จรูปสําหรับอาร์ทีดีโดยเฉพาะ เป็นวงจร
อเิ ล็กทรอนกิ ส์ควบคุมการทํางานดว้ ยไมโครคอนโทรเลอร์ (ภาพที่ 162) มีความสามารถในการปรับค่าอุณหภูมิ
แสดงผลอุณหภูมิ ควบคุมอณุ หภมู ิการทํางาน อกี ทั้งมีเอาท์พทุ พอร์ท (Output port) สําหรับต่อควบคุมการ
ทาํ งานของอุปกรณภ์ ายนอกได้

ภาพท่ี 162 อุปกรณค์ วบคุมอุณหภมู แิ บบสาํ เร็จรูปสําหรบั อารท์ ดี ี
ทีม่ า (ไออีเอส อเิ ล็กทริกส,์ 2557)

233

ภาพท่ี 163 ตัวอย่างคุณสมบตั ิทั่วไปของอปุ กรณ์ควบคุมอณุ หภูมิ
ที่มา (ไออเี อส อิเล็กทริกส,์ 2557)

ภาพที่ 164 ตวั อย่างอินพทุ และเอาท์พทุ พอร์ทของอปุ กรณ์ควบคุมอุณหภมู ิ
ท่มี า (ไออีเอส อิเลก็ ทรกิ ส,์ 2557)

ภาพท่ี 165 ตวั อยา่ งการตอ่ ใชง้ านอปุ กรณค์ วบคมุ อณุ หภมู แิ ละอาร์ทดี ี
ทม่ี า (ไออีเอส อิเล็กทรกิ ส,์ 2557)

234

เทอร์โมคัปเปลิ
เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple) จัดเปน็ ทรานสดวิ เซอร์วัดอุณหภูมแิ บบแอกทีฟ (Active) เนอื่ งจาก
สามารถกําเนิดแรงดันไฟฟูาข้ึนได้จากตัวเองโดยใช้หลักการเปลี่ยนอุณหภูมิเป็นแรงเคลื่อนไฟฟูา
(Thermoelectric effect) ซ่งึ ค้นพบโดย Thomus Seebeck นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันในปี ค.ศ.1821 ซ่ึง
ตอ่ มาเรียกปรากฏการณน์ ้วี ่า “Seebeck effect” (ภาพท่ี 166) และต่อมา A. C. Becquerel ไดน้ ําหลักการนี้
มาสร้างเป็นเทอรโ์ มคัปเปิล
เทอร์โมคัปเปิลประกอบขึ้นจากเส้นลวดตัวนําที่มีโครงสร้างของอะตอมแตกต่างกันสองชนิดมา
เชื่อมต่อปลายทั้งสองข้างเข้าด้วยกันด้านหน่ึง โดยเรียกปลายด้านน้ีว่า จุดวัดอุณหภูมิ (Measuring
junction) หรือ รอยต่อร้อน (Hot junction) ส่วนปลายอกี ดา้ นของเส้นลวดตวั นําท้ังสองเส้นให้เปิดท้ิงไว้
และเรยี กว่า จดุ อ้างองิ (reference junction) หรอื รอยตอ่ เย็น (cold junction) (ภาพท่ี 167)
จากภาพที่ 168 เม่ือทําให้ จุดวัดอุณหภูมิ มีอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมโดยท่ี จุดวัดอุณหภูมิ
ยังคงมีอุณหภูมิเท่าเดิม ความร้อนที่เกิดข้ึนซึ่งไม่เท่ากันทั้งสองข้างของเส้นลวดตัวนํา จะทําให้คุณสมบัติทาง
ไฟฟูาของเส้นลวดตัวนําเปลี่ยนแปลงไป และเกิดกระแสไฟฟูาไหลท่ีปลายท้ังสองด้านของเส้นลวดตัวนํา โดย
ปริมาณกระแสไฟฟูาที่เกิดข้ึนนี้จะแปรผันไปตามอุณหภูมิ ณ จุดวัดอุณหภูมิ ท่ีเปล่ียนไป ความแตกต่างของ
ปริมาณกระแสไฟฟูาและทิศการไหลของกระแสไฟฟูาข้ึนอยู่กับคุณสมบัติของเส้นลวดตัวนําแต่ละชนิด ดังน้ัน
เม่อื ตอ่ โวลท์มเิ ตอรเ์ ข้าท่ปี ลายทัง้ สองด้านจงึ สามารถอ่านคา่ กระแสไฟฟูาใหอ้ ย่ใู นหน่วยของอณุ หภูมิได้ หรือต่อ
วงจรเขา้ กับหน่วยประมวลผลและแสดงผลก็จะสามารถแสดงผลอุณหภมู ทิ ่วี ัดได้

ภาพท่ี 166 ปรากฏการณ์ Seebeck effect
ท่ีมา (วรพงศ์ ตง้ั ศรีรัตน์, 2551)

235

+++ โลหะ A
จดุ วัดอณุ หภูมิ - --
จุดอ้างองิ V

โลหะ B

ภาพที่ 167 วงจรพื้นฐานของเทอร์โมคปั เปลิ

ภาพที่ 168 หลกั การทาํ งานของเทอร์โมคัปเปิล
ทม่ี า (Thermocouple, 2014)

ภาพท่ี 169 กราฟคุณสมบตั ขิ องเทอรโ์ มคัปเปิลชนดิ ต่าง ๆ
ทีม่ า (วรพงศ์ ต้ังศรีรัตน,์ 2551)

236

ภาพที่ 170 ตวั อยา่ งเทอร์โมคัปเปลิ แบบต่าง ๆ

ท่ีมา (Temperature Controls Pty Ltd., 2014)

โครงสรา้ งของเทอรโ์ มคปั เปิล
เส้นลวดตวั นําท้ัง 2 ชนิดของเทอร์โมคับเปิลจะถูกห่อหุ้มอยู่ในปลอกสเตนเลส (ภาพท่ี 171) โดยมี
จุดวัดอุณหภูมิติดอยุ่ที่ปลายของปลอกสเตนเลส ภายในจะใช้สารประเภทแมกนีเซียมออกไซด์ อะลูมิเนียม
ออกไซด์ หรือเบอรีลเลียมออกไซด์เป็นฉนวนกั้นระหว่างเส้นลวดกับปลอกสเตนเลสเพื่อปูองกันไม่ให้
เส้นลวดตัวนาํ ไปแตะกับปลอกสเตนเลส
เทอร์โมคัปเปิลมักออกแบบให้มีลักษณะเป็นโพรบปลายยาว ด้านที่ต่อสายเอาท์พุทไปใช้งานจะมี
ลักษณะที่แขง็ แรงและสามารถยดึ เขา้ กบั อุปกรณห์ รือสิง่ ทต่ี ้องการวัดได้อยา่ งแน่นหนา สําหรับงานบางประเภท
ท่ีจําเป็นต้องถอดเทอร์โมคัปเปิลออกมาเทียบมาตรฐานจําเป็นต้องใช้อุปกรณ์เสริมท่ีเรียกว่า Thermowell
(ภาพท่ี 172) ตดิ เขา้ กบั อปุ กรณห์ รอื ส่ิงทต่ี อ้ งการวัดแลว้ จงึ สวมเทอร์โมคัปเปิลเขา้ ไป
วัสดุท่ีใช้ทําสายเช่ือมต่อจากตัวเทอร์โมคัปเปิลไปยังเคร่ืองวัดในกรณีท่ีโพรบอยู่ห่างจากเคร่ืองวัดจะมี
2 ชนิด คือ ชนิดที่สายทําจากวัสดุชนิดเดยี วกับเทอร์โมคัปเปลิ้ เช่น Type E, J, K, T และชนิดที่ทําจากวัสดุ
ตา่ งชนิดกับเทอรโ์ มคปั เปิ้ล เชน่ Type R, S, B

ลวดตัวนํา
ฉนวนสเตนเลส

ฉนวนกั้นระหวา่ ง หัวนอ็ ตสาํ หรับตอ่
จดุ วดั ตวั เทอร์โมคปั เป้ิล Thermowell
อุณหภูมิ

ภาพที่ 171 โครงสรา้ งของเทอรโ์ มคปั เปลิ

ทม่ี า (Thermocouple basic internal construction, 2014)

237

ภาพที่ 172 ตัวอย่าง Thermowell แบบต่าง ๆ
ทม่ี า (Thermometrics Corporation, 2014)

ภาพท่ี 173 สายต่อของเทอร์โมคปั เปลิ้

ทม่ี า (OMEGA Engineering inc, 2014)

คณุ สมบตั ขิ องเทอรโ์ มคัปเปลิ
การนําเทอร์โมคัปเปิลแต่ละชนิดไปใช้งาน จําเป็นต้องเลือกเทอร์โมคัปเปิลให้เหมาะสมกับ
คุณสมบัติเฉพาะ มิฉะนั้นอาจทําให้เทอร์โมคัปเปิลเสียหายหรือวัดค่าได้ไม่ถูกต้อง และเนื่องจากแรงดัน
เอาท์พุทของเทอร์โมคัปเปิลจะมีค่าน้อยมาก (ประมาณ 0.2 - 0.3 มิลลิโวลต์) โดยขึ้นอยู่กับชนิดของเส้นลวด
โลหะที่นํามาจับคู่กัน ซึ่งได้มีการทดลองจับคู่โลหะชนิดต่างๆ เพื่อทําเป็นเทอร์โมคัปเปิลสําหรับในงาน
อตุ สาหกรรมแต่ละแบบไว้ และแตล่ ะคู่จะตงั้ ชอ่ื เปน็ ตัวอักษรภาษาอังกฤษไว้ตามตารางที่ 21

ตารางท่ี 21 คุณสมบตั ขิ องเทอรโ์ มคปั เปิลที่นยิ มใช้งาน

ชนิด สว่ นผสม อุณหภมู ใิ ชง้ าน ย่านอุณหภูมิ ค่าความผิดพลาด ค่าความไวสูงสุด แรงเคลอื่ น
(oC) (oC) (oC) ไฟฟ้าท่ีได้
(โดยประมาณ)
-0.02 ถึง 0.02 (µV/oC) (mV)
-0.005 ถึง 0.005
-50.0 ถงึ 250.0 -0.0005ถงึ 0.001
-0.001 ถงึ 0.002
R Pt-13% Rh -50 ถงึ 1768.1 250.0 ถงึ 1200.0 6 -2.26 ถงึ 21.108
versus Pt 1064.0 ถงึ 1664.5

1664.5 ถงึ 1768.1

238

ตารางที่ 21 (ตอ่ )

ชนดิ สว่ นผสม อุณหภมู ใิ ช้งาน ย่านอณุ หภูมิ คา่ ความผดิ พลาด ค่าความไวสูงสุด แรงเคลื่อน
(oC) (oC) (oC) ไฟฟ้าท่ไี ด้
(โดยประมาณ)
-0.05 ถึง 0.03 (µV/oC) (mV)
-0.04 ถึง 0.04
Fe versus -210.0 ถึง 0.0 -0.04 ถึง 0.03
-0.02 ถงึ 0.04
J a Cu-Ni -210 ถึง 1200 0.0 ถงึ 760.0 -0.05 ถึง 0.04 50 -8.096 ถงึ 42.922
-0.05 ถงึ 0.06
alloy 760.0 ถึง 1200.0 -0.02 ถงึ 0.04

Ni-Cr alloy -270.0 ถงึ 0.0 -0.03 ถงึ 0.03

K versus Ni- -270 ถึง 1372 0.0 ถงึ 500.0 50 -6.458 ถงึ 54.875

Al alloy 500.0 ถึง 1372.0

Cu -200.0 ถึง 0.0

T versus a -270 ถึง 400 0.0 ถงึ 400.0 60 -6.258 ถงึ 20.865
Cu-Ni alloy

เทอร์โมคัปเปิลชนิด R เหมาะสําหรับงานวัดอุณหภูมิสูง เช่น เตาหลอมเหล็ก เนื่องจากทนอุณหภูมิได้สูงถึง
1,700oC และให้ค่าแรงดนั เอาท์พทุ สูง เหมาะสําหรับการทํางานทไ่ี ม่เกดิ ปฏิกิรยิ าทางเคมีและไม่เหมาะกับงาน
ท่มี ีสภาวะแบบกัดกรอ่ น สภาวะสญุ ญากาศ และสภาวะทีม่ ไี อของโลหะและอโลหะ

เทอรโ์ มคปั เปลิ ชนิด J เน่ืองจากมีราคาถูกจึงเหมาะสําหรับใช้งานท่ัวไปท่ีวดั อณุ หภูมิไม่เกิน 760oC โดยเฉพาะ
ในอตุ สาหกรรมพลาสติก มีขอ้ ดคี อื มคี ่าการเปลีย่ นแปลงแรงดนั ไฟฟูาต่ออุณหภมู ิสูง ข้อเสียคือไม่เหมาะกับงาน
ที่มีอุณหภมู ิต่าํ กวา่ 0 oC

เทอร์โมคัปเปิลชนิด K เนื่องจากสามารถวดั อุณหภูมิได้จาก -250oC ถึง 1,300 oC จึงนิยมใชอ้ ย่างแพร่หลาย
มีข้อดีคือ 1) มีราคาถูก 2) มีค่าความเป็นเชิงเส้นสูงเมื่อเทียบกับเทอร์โมคัปเปิลชนิดอ่ืน 3) ให้แรงดนั ไฟฟูา
ทางดา้ นเอาต์พตุ สูง และ 4) สามารถใชก้ ับงานที่มีการแผ่รังสีความร้อน (Thermal radiation) ข้อเสียคือไม่
เหมาะกบั การใชง้ านในสภาวะสญุ ญากาศ

เทอร์โมคัปเปิลชนิด T เน่ืองจากมีสเถียรภาพที่ดีในการวัดและสามารถทนต่อความช้ืนและสภาวะที่มีการกัด
กร่อนได้ดี จึงนิยมใช้ในการวัดอุณหภูมิย่านตํ่า เช่น การวัดอุณหภูมิในห้องเย็นและตู้แช่แข็ง เป็นต้น แต่ไม่
เหมาะสําหรับงานทส่ี มั ผสั กับการแผ่รงั สีความรอ้ นโดยตรง

การประยกุ ตใ์ ช้งานเทอรโ์ มคัปเปิล
การต่อเทอรโ์ มคัปเปลิ ใช้งานในระบบเครอ่ื งมือวัดสามารถตอ่ ใชง้ านกบั วงจรขยายชนิดตา่ ง ๆ ได้ หรือ
สามารถใช้งานรว่ มกบั วงจรบรดิ จไ์ ด้เช่นกัน

239
ภาพท่ี 174 ใช้ Op-amp เบอร์ LTC6081 ต่อเป็นวงจรขยายแบบไม่กลับเฟส (Non-inverting
amplifier) และใช้เทอร์โมคัปเปิลชนิด K ต่อเข้ากับตัวต้านทาน 1 MΩ เพ่ือปูองกันการย้อนกลับของ
แรงดันไฟฟูาไปยังเทอร์โมคปั เปลิ วงจรน้สี ามารถให้คา่ แรงดนั เอาทพ์ ุทได้ถึง 10 mV/ oC

ภาพท่ี 174 การตอ่ วงจรขยายกบั เทอรโ์ มคัปเปลิ
ท่มี า (Linear Technology, 2014)

ปจั จุบันมีมีผู้ผลิตอุปกรณ์ควบคุมอณุ หภูมิ (Temperature Control) แบบสําเร็จรูปสําหรับใชง้ านกับ
เทอร์โมคัปเปิลข้ึนเช่นเดียวกับการใช้งานกับอาร์ทีดี พัฒนาขึ้นจากเทคโนโลยีไมโครคอนโทรเลอร์ สามารถ
แสดงผลไป 4 หลัก มีความสามารถในการแสดงผล ตง้ั ค่าอุณหภูมิใชง้ าน ควบคุมอุณหภูมิการทํางาน อกี ทั้งมี
เอาท์พทุ พอร์ท (Output port) สําหรับต่อควบคุมการทํางานของอปุ กรณ์ภายนอกได้ มีให้เลือกใช้งานท้ังแบบ
ควบคุมการทํางานแบบเปิด-ปดิ (On- off control) แบบสัดส่วน (Proportional control) และแบบพีไอดี
(PID Control)

ภาพที่ 175 อปุ กรณ์ควบคมุ อณุ หภมู สิ าํ หรับเทอรโ์ มคปั เปิล
ที่มา (Delta T., 2014)

240

ภาพที่ 176 ตวั อย่างอนิ พุทและเอาทพ์ ุทของอปุ กรณค์ วบคมุ อณุ หภมู ิ
ทม่ี า (Delta T., 2014)

ไอซเี ซน็ เซอรอ์ ุณหภมู ิ
ไอซีเซ็นเซอร์อุณหภูมิ (Integrated Circuit Temperature Transducer) พฒั นาข้ึนด้วยเทคโนโลยี
สารก่ึงตวั นําในรปู แบบวงจรรวม เพอ่ื ใช้งานแทนทรานสดิวเซอรย์ ุคเก่า คือ
1. เทอรม์ ิสเตอร์ ทีม่ คี วามสมั พันธ์ของการเปลยี่ นแปลงระหว่างอุณหภูมิกับความต้านทานเป็นเชิงเส้น
นอ้ ยมาก
2. อาร์ทีดี ท่ีมีการเปล่ียนแปลงทางเอาต์พุตเป็นความต้านทานซ่ึงมีความเป็นเชิงเส้นดีกว่าเทอร์
มิสเตอร์ แต่มีคา่ เปลย่ี นแปลงนอ้ ยต่อองศาน้อยมาก
3. เทอร์โมคัปเปิล ที่ให้สัญญาณทางด้านเอาต์พุตเป็นแรงดันไฟฟูาที่ตํ่ามาก อีกทั้งยังมีความเป็นเชิง
เสน้ กบั อณุ หภูมติ ่ํา และยงั ตอ้ งชดเชยค่าอุณหภมู ใิ หถ้ ูกต้องดว้ ย
สาํ หรบั ในบทเรียนนจี้ ะกล่าวถงึ วงจรรวมท่ไี ด้รับความนิยมใช้งาน คือ เบอร์ LM335 และ LM34 ของ
บริษัท National Semiconductor และเบอร์ AD590/AD592 ของบริษัท Analog Devices สัญลักษณ์
โดยทว่ั ไปของไอซีวดั อณุ หภมู ิแสดงดังภาพท่ี 151

+

-

ภาพที่ 177 สญั ลกั ษณโ์ ดยทว่ั ไปของไอซีวดั อณุ หภูมิ

241
ไอซี LM335
LM335 เป็นไอซีวัดอุณหภูมิแบบซีเนอร์ไดโอด (Temperature sensitive zener diode) มีให้
เลือกใช้งาน 3 แบบ คือ ตัวถังแบบ Surface mount (ภาพที่ 178) แบบตัวถังพลาสติก (ภาพที่ 179) และ
แบบตวั ถงั โลหะ (ภาพท่ี 180)

(ก) (ข)
ภาพที่ 178 IC # LM335 แบบ Surface Mount (ก) สญั ลกั ษณแ์ ละขาใช้งาน (ข) ตัวจริง

(ก) (ข)
ภาพที่ 179 IC # LM335 แบบตัวถงั พลาสติก (ก) สัญลกั ษณแ์ ละขาใชง้ าน (ข) ตวั จรงิ

(ก) (ข)
ภาพที่ 180 IC # LM335 แบบตัวถงั โลหะ (ก) สัญลักษณแ์ ละขาใช้งาน (ข) ตัวจรงิ

242

คณุ สมบตั ิทว่ั ไปของ LM335
ไอซี AD590 ผลติ โดยบรษิ ัท Texas Instrument มีคุณสมบตั ิโดยทัว่ ไปตามตารางท่ี 22

ตารางที่ 22 คณุ สมบัตทิ ว่ั ไปของ LM335

Parameter Conditions
Directly Calibrated °Kelvin
Temperature range
Initial Accuracy Available −55°C to 150°C
Operates current 1°C

Reverse Current 400 μA to 5 mA
Forward Current 15 mA
Operating Output Voltage 10 mA

Uncalibrated Temperature Error 400 μA ≤ IR ≤ 5 mA
Non-Linearity TC = 25°C, IR = 1 mA
ทีม่ า (LM335 datasheet, 2013) IR = 1 mA

LM335 มีการทํางานในลักษณะการให้ไบอัสกลับ (Reverses bias) และมีการเปล่ียนแปลงทาง

เอาท์พทุ ขาบวก 10 mV/°K สามารถเขยี นเปน็ สมการไดด้ งั น้ี

Vout (°K) = 10 mV × T 11.7

เมื่อ T คืออุณหภมู ใิ นหนว่ ยเคลวิล

เน่ืองจากอุณหภูมิเคลวิลกับอุณหภูมิองศาเซลเซียสมีการเปล่ียนแปลงไปเท่ากัน คือ เมื่ออุณหภูมิ

เปลี่ยนไป 1 °K จะเท่ากับอุณหภมู ิเปลี่ยนไป 1 °C เช่นกัน แต่เน่ืองจาก 0 °K = -273.15 °C ดงั นั้นจึงสามารถ

เขยี นสมการใหม่ในรูปของ °C ได้ดังนี้

Vout (°C) = 2.73 V – (10 mV × T) 11.8

เมอ่ื T คอื อุณหภมู ิในหน่วยองศาเซลเซียส

IC เบอร์ LM335 ยงั แบ่งออกไดอ้ กี 3 ตระกลู ให้เลือกใชง้ านตามตารางท่ี 23 ดงั น้ี

ตารางท่ี 23 ตระกูลยอ่ ยของ IC # LM335

ตระกูล ย่านวัด (° C) การใชง้ าน

LM135 -55 ถงึ +150 ทางทหาร
LM235 -40 ถึง +125 งานอุตสาหกรรม
LM335 -40 ถึง +100 เชิงธุรกิจ

243

วงจรพื้นฐานของ LM335 แสดงภาพที่ 181 และเนื่องจากมีการทํางานแบบซีเนอร์ไดโอด ดังน้ันการ

คํานวณค่าความต้านทาน R1 เพอื่ จาํ กดั กระแสไบอสั กลับให้ซีเนอรไ์ ดโอดสามารถหาไดจ้ ากกฎของโอหม์

R1 = 11.9
โดย V หาไดจ้ าก

Vsupply – Vout 11.10
เมอ่ื Vsupply คือ แรงดนั ไฟฟาู ของแหลง่ จา่ ย

Vout คอื แรงดันไฟฟูาตกคร่อม LM335 ที่สภาวะอณุ หภูมใิ ชง้ าน

+V +V
R1
IZ R1
Vout = 10 mV/°K Vout = 10 mV/°K

+ RL IL RAdj. = 10
k
VZ
aFduljul stsacballee(ข)
- (ก)

ภาพท่ี 181 การต่อวงจรของ LM335 (ก) วงจรพื้นฐาน (ข) วงจรวัดอณุ หภูมิแบบปรบั ค่าได้

ขณะท่ี I คือค่าทนกระแสไฟฟูาของซีเนอร์ไดโอด (Zener current, IZ) ซ่ึงใน Datasheet ของ
LM335 แนะนําค่าท่ีเหมาะสมไว้อยู่ในชว่ ง

400 µA< IZ < 5 mA
และค่า IZ ท่ีเหมาะสมท่ีแนะนําไว้คือ 1 mA ซ่ึงจะไม่ทําให้เกิดค่าความคลาดเคลื่อนในการวดั ข้ึนและ
ไมเ่ กิดค่าความร้อนสะสมภายใน LM335 ดังนัน้ เมอื่ แทนค่าทงั้ หมดลงในสมการ 11.9 จะได้วา่

R1 = – 11.11
หรอื

R1 = – 11.12

เม่ือ Vout คือแรงดันไฟฟูาตกคร่อม LM335 ท่ีสภาวะอุณหภูมิใชง้ าน และเพื่อให้การทํางานของวงจร

เป็นเชิงเส้น ค่ากระแสไฟฟูาของโหลด IL (load current) ต้องน้อยกว่าค่ากระแสไฟฟูาต่ําสุดท่ีไหลผ่าน

LM335 (IZ min) นน่ั คือ

IL << IZ min

ดังนน้ั

<< –

244

การปรับเทยี บ LM335 ในยา่ นอณุ หภมู ใิ ชง้ าน

สามารถใชว้ งจรท่ี 155 (ข) เพื่อปรับค่าแรงดันไฟฟูาเอาท์พุทในย่านอุณหภูมิใช้งานได้ โดยมีข้ันตอน

ดังน้ี

1. วัดคา่ อุณหภูมิหอ้ ง (จริง) ปัจจุบันทีเ่ ร่ิมใช้งาน

2. คาํ นวณค่า R1 เพ่อื จาํ กดั กระแสให้ LM335

3. คํานวณค่า Vout ณ อุณหภมู ใิ ช้งานปัจจุบัน โดย Vout = Vout,min + Vout,max 11.13

3.1. Vout,min = ค่าแรงดันไฟฟาู ท่ี 0 °C = 2.732 V

11.14

3.2. Vout,max = ค่าการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟูาต่อ 1 °C = 10 mV × ค่าอุณหภมู ิห้อง (จริง)

สมมุติเทา่ กับ 30 °C Vout,max = 30 °C × 10 mV = 300 mV

11.15

4. ปรบั คา่ RAdj ให้ค่าแรงดันเอาท์พทุ (Vout) เท่ากับทีค่ าํ นวณไว้

ตัวอย่างท่ี 45. ออกแบบวงจรตรวจวัดอุณหภูมิด้วย LM335 เพ่ือวัดค่าอุณหภูมิ 0 – 100 °C โดยค่า
อณุ หภูมิหอ้ ง (จริง) เท่ากบั 30 °C และใช้แรงดันไฟฟูาของแหล่งจ่ายไฟฟูาคือ + 5V จงคํานวณหา 1) ค่าความ
ตา้ นทาน R1 2) ค่าแรงดนั ไฟฟูา Vout ทอ่ี ณุ หภมู หิ อ้ ง (จรงิ ) และ 3) คา่ แรงดันไฟฟาู Vout ท่ีอณุ หภูมิ 100 °C

+5 V

R1  2k

Vout = 3.032 V

RkAdj. = 10

วธิ ีทาํ ตอบ
คาํ นวณค่า Vout ณ อุณหภมู ใิ ช้งานปัจจุบัน จากสมการ 11.13
Vout = Vout,min + Vout,max
= 2.732 V + (30 × 10mV/°C)
= 3.032 V

คํานวณคา่ R1 = –

=–