บทที่2 เครื่องวัดไฟฟ้ากระแสตรง

บทที 2

เ ค รื อ ง วั ด ไ ฟ ฟ า ก ร ะ แ ส ต ร ง

หนว่ ยที่ 2

เคร่ืองวดั ไฟฟา้ กระแสตรง

หัวข้อเร+ือง

2.1 เคร)ืองวดั แบบขดลวดเคล)ือนที)
2.2 โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
2.3 แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

แนวความคดิ

เครื)องวัดแบบขดลวดเคลอื) นทขี) องดาร์สนั วาล มีโครงสร้างพืนD ฐานประกอบด้วยขดลวดทองแดง นําD หนกั เบา
วางอยู่ระหว่างแม่เหล็กถาวร มีเข็มชีตD ิดไว้กับขดลวด เม)ือจ่ายกระแสไฟฟ้าให้ขดลวดจะเกดิ สนามแม่เหล็กไฟฟา้ ขึนD
แล้วถูกสนามแม่เหล็กถาวรผลกั ทําให้ขดลวดเคล)ือนที)หมนุ และเข็มชีจD ะหมนุ ไปด้วยโดยจะชคี D ่าได้บนสเกลเป็นไป
ตามปริมาณกระแสไฟฟ้าท)ีไหลผ่านขดลวด

โวลต์มเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง พฒั นามาจากเครื)องวดั แบบขดลวดเคลอ)ื นทข)ี องดาร์สนั วาลใช้วดั แรงดนั ไฟฟา้ มี
หน่วยเป็นโวลต์ โดยการตอ่ ขนานกบั แหล่งจ่าย หรือตอ่ ขนานกบั โหลด

แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง พฒั นามาจากเคร)ืองวดั แบบขดลวดเคล)ือนท)ีของดาร์สนั วาลวดั กระแสไฟฟ้า มี
หน่วยเป็น แอมแปร์ โดยต่ออนกุ รมกบั โหลด

จุดประสงค์เชงิ พฤตกิ รรม

1. บอกส่วนประกอบของเครื)องวดั แบบขดลวดเคลอื) นทไี) ด้
2. อธบิ ายโครงสร้างของโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้
3. คาํ นวณการขยายยา่ นวดั ของของโวลตม์ ิเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงได้
4. อธบิ ายการวดั และการอ่านคา่ แรงดนั ไฟฟา้ กระแสตรงได้
5. อธบิ ายโครงสร้างของแอมมเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงได้
6. อธิบายการขยายยา่ นวดั ของแอมมิเตอร์ยา่ นวดั เดยี วแบบซิงเกลิ ชนั ต์ได้
7. คํานวณการขยายย่านวดั ของแอมมิเตอร์ย่านวดั เดยี วแบบซงิ เกลิ ชนั ต์ได้
8. อธบิ ายการขยายย่านวดั ของแอมมิเตอร์หลายย่านวดั แบบซิงเกิลชนั ตไ์ ด้
9. คํานวณการขยายยา่ นวดั ของแอมมเิ ตอร์หลายยา่ นวดั แบบซิงเกิลชนั ตไ์ ด้
10. อธิบายการขยายยา่ นวดั ของแอมมเิ ตอร์แบบอาร์ตนั ชนั ตไ์ ด้
11. คํานวณการขยายยา่ นวดั ของแอมมิเตอร์แบบอาร์ตนั ชนั ตไ์ ด้
12. อธบิ ายการวดั และการอ่านค่าแอมมเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้

หน่วยที่ 2

เครือ่ งวดั ไฟฟา้ กระแสตรง

เครื)องวดั ไฟฟา้ กระแสตรงมหี ลกั การทํางาน โดยการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวดเคล)ือนทห)ี รือขดลวดหมนุ
(Moving Coil)ซงึ) เป็นสว่ นเคล)อื นที)ของมิเตอร์ (Meter Movement) ทาํ ให้เกดิ สนามแมเ่ หล็กขนึ D รอบ ๆ ขดลวดระหวา่ ง
ขวัD เหนอื และขวัD ใต้ของแม่เหล็กถาวรและสนามแม่เหลก็ นีจD ะตดั กบั สนามแมเ่ หลก็ ถาวร ทําให้เกิดแรงบิดขนึ D ในขดลวด
ทําให้หมุนไปได้ เข็มชีทD )ียึดติดอยู่ด้วยนันD ก็จะเบ)ียงเบนไปบนสเกล จะเบี)ยงเบนไปมากน้อยขึนD อยู่กับปริมาณ
กระแสไฟฟ้าท)ีไหลผ่านขดลวด โดยมีสปริงก้นหอยทาํ หน้าท)ีควบคุมหรือต้านการเบย)ี งเบนขดลวดเคล)ือนที)มีหลาย
ชนิดแต่ที)ใช้กนั มากจะเป็นขดลวดเคล)ือนทแ)ี บบดาร์สนั วาล (d’Arsonval Moving Coil) จะมีเข็มชี D(Pointer) ติดอยู่
และจะเคลื)อนทห)ี มนุ พร้อมกนั กบั เข็มชีเD พอื) ชคี D า่ ทว)ี ดั ได้จากสเกลบนหน้าปัด (Bell, David A., 1994: 30)

2.1 เคร+ืองวัดแบบขดลวดเคล+ือนท+ี
ในปี พ.ศ. 2424 (ค.ศ.1881) แจ๊คส์ดาร์สันวาล (Jacques d’Arsonval) นักฟิ สิกส์ชาวฝรั)งเศสได้ทดลองนํา
หลักการความสัมพนั ธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้ากบั สนามแม่เหล็ก (ที)ถูกค้นคว้าโดย ฮานส์คริสเตียนเออร์สเตด (ค.ศ.
1820) นกั ฟิสกิ ส์ชาวเยอรมนั ) ประดิษฐ์เป็นกลั วานอมิเตอร์แบบขดลวดเคลื)อนท)ี (Moving CoilGalvanometer) และ
ถูกพัฒนาเป็นเคร)ืองวัดไฟฟ้าในปัจจุบัน เรียกว่าส่วนเคลื)อนที)แบบดาร์สันวาล โดยจะเคล)ือนที)อยู่ระหว่าง
สนามแม่เหล็กถาวร ดังนนัD จึงเรียกขดลวดแบบนอี D ีกอย่างหน)ึงว่า ขดลวดเคลื)อนที)แบบแม่เหล็กถาวร (Permanent
Magnet Moving Coil: PMMC)

2.1.1 พืนF ฐานขดลวดเคล+อื นท+ีแบบดาร์สันวาล

เครื)องวดั ไฟฟ้าชนิดขดลวดเคลื)อนทแ)ี บบดาร์สนั วาลมีโครงสร้างพืนD ฐานประกอบด้วยขดลวดทองแดง
นําD หนกั เบาวางอยูร่ ะหวา่ งแม่เหลก็ ถาวร มีเขม็ ชีตD ดิ ไว้กบั ขดลวด เม)อื จา่ ยกระแสไฟฟ้าให้ขดลวดจะเกดิ สนามแม่เหลก็
ไฟฟา้ ขึนD แล้วถูกสนามแมเ่ หลก็ ถาวรผลกั ทําให้ขดลวดเคลอื) นที)หมนุ และเข็มชีจD ะหมนุ ไปด้วยโดยจะชคี D า่ ทไ)ี ด้บนสเกล
เป็นไปตามปริมาณกระแสไฟฟ้าที)ไหลผ่านขดลวด โครงสร้ างของขดลวดเคล)ือนที)แบบดาร์สันวาล ดังรูปที) 2.1
ประกอบด้วย (Bell, David A., 1994: 34)

1. ขวัD แม่เหล็ก (Pole Shoe) เป็นขวัD เหนือและขวัD ใต้ของแมเ่ หลก็ ถาวรรูปเกอื กม้า (Horseshoe
Permanent Magnet)

2. ขดลวดเคลอื) นท)ี ประกอบด้วย
(1) ขดลวด (Coil) เป็นลวดทองแดงนําD หนกั เบา
(2) แกนขดลวด (Core) เป็นจานอะลมู ิเนยี ม
(3) สปริงก้นหอย (SpiralSpring) หรือสปริงควบคมุ (Control Spring) จะมที งัD ด้านบนและด้านล่าง

ของขดลวด สปริงก้นหอยนีจD ะมีความต้านทานตํา) ทาํ ด้วยฟอสเฟอร์บรอนซ์ และจะจ่ายกระแสไฟฟ้าผา่ นสปริงก้นหอย
ไปให้ขดลวด

(4) แกน (PivotorShaft) จะมีปลายแหลมมาก ๆ เพ)ือป้องกนั แรงเสยี ดทานกบั ที)รองรับแกน (Jewel
Bearing)

(5) เข็มชี D(Pointer)
(6) หน้าปัด (Scale)
(7) ป่มุ ปรับศนู ย์ (Zero Position Control)
(8) นาํ D หนกั ถ่วง (Counter Weight)

แม่เหล็กถาวร เขม็ ชี D

ป่มุ ปรบั ศนู ย์

ขวัD แม่เหลก็ สปริงก้นหอย ขวัD แมเ่ หลก็
ขดลวด แกนเหลก็ ออ่ น

รูปท+ี 2.1 โครงสร้างของขดลวดเคลอ)ื นท)แี บบดาร์สนั วาล

2.1.2 ท+รี องรับแกน

ที)รองรับแกน (Jewel Bearing) ของขดลวดเคลื)อนที)จะต้องไม่มีแรงเสียดทานกับปลายแกนของ
ขดลวด มี 2 แบบ คือ

1. ท)ีรองรับแกนแบบตวั วี โดยที)ตัววี (V) จะทําด้วยแซฟไฟร์ (Sapphire) หรือแก้ว บางรุ่นอาจมีสปริง
รองอยู่ด้านหลงั ด้วยแกน (Pivot) ของขดลวดจะต้องแหลมมาก ๆ จะได้มีจดุ สมั ผสั น้อยที)สดุ เพอ)ื ลดแรงเสยี ดทานกบั
ตวั วดี งั รูปท)ี 2.2 (Bell, David A., 1994: 33)

เขม็ ชี D

ขดลวด

แกน แกน สปริงรองด้านหลงั
ทีร) องรับแกน ทรี) องรบั แกน

ก) ทร)ี องรบั แกนแบบตวั วี ข) ทีร) องรับแกนแบบมีสปริงรองด้านหลงั

รูปท+ี 2.2 ทร)ี องรบั แกนแบบตวั วี

2. ท)ีรองรบั แกนแบบห้อยแขวนเทาต์แบนด์ (Taut Band Suspension) ท)รี องรบั แกนแบบนีจD ะลดการ
เสียดทานดีกว่าแบบตวั วีเน)ืองจากมีแถบโลหะแบน 2 อนั ทําด้วยฟอสเฟอร์บรอนซ์ หรือพลาตินัม อลั ลอยเพ)ือลด
ความเครียด (Tension) จากสปริงท)ีรองรับขดลวดเคล)ือนท)ี โดยแถบโลหะทําให้เกิดแรงควบคมุ เพื)อต่อต้านแรง
เบย)ี งเบน (Deflection Force) กระแสไฟฟ้าจะจา่ ยผา่ นแถบโลหะแบนให้ขดลวดเคลื)อนที) ดรู ูปท)ี 2.3 (Bell, David A.,
1994: 33)

รูปท+ี 2.3 ทีร) องรบั แกนแบบห้อยแขวนเทาตแ์ บนด์

เขม็ ชี D

ขดลว
ด

สปริ เทาตแ์ บนด์ สปริ
ง เทาต์แบนด์ ง

2.1.3 แรงทางกลของเคร+ืองมือวดั

แรงทางกลของเคร)ืองมือวัด (Instrument Mechanical Force) เป็นแรงทางกลกระทําให้ เข็มชีแD ละ
ขดลวดเคลอื) นท)ีหมนุ ตามปริมาณกระแสไฟฟา้ ทจี) ่ายให้ขดลวดนนัD มดี งั นี D

1. แรงเบ)ยี งเบนหรือแรงขบั (Deflection or Operating Force) เป็นแรงที)ทําให้เข็มชีเDคลอื) นทจ)ี าก
ตําแหน่งศนู ย์ของสเกล เมอ)ื นาํ เคร)ืองวดั ไปใช้วดั คา่ ตวั แปรใด ๆ จะมกี ระแสไฟฟา้ ป้อนให้ขดลวดนนัD และเกดิ
สนามแม่เหลก็ ไฟฟา้ ขนึ D แล้วถกู สนามแม่เหล็กถาวรผลกั ทาํ ให้ขดลวดเคลื)อนทห)ี มนุ และเขม็ ชจี D ะแสดงค่าท)ีวดั ได้ตาม
สเกล เป็นไปตามปริมาณมากหรือน้อยของกระแสไฟฟ้าทป)ี ้อนให้แกข่ ดลวดเคล)อื นทีแ) รงเบยี) งเบนทเ)ี กิดในขดลวด
เคลอ)ื นท)ี ดงั รูปที) 2.4 (Bell, David A., 1994: 31)

2. แรงสปริงหรือแรงควบคมุ (Springor Controlling Force) ทีเ) กิดจากสปริงก้นหอย จะเป็นแรงต่อต้าน
แรงเบ)ียงเบนและมีหน้าที)ดึงเข็มชีกD ลับคืนตําแหน่งศูนย์ของสเกลเมื)อไม่มีกระแสไฟฟ้าป้อนให้ขดลวด ขณะมี
กระแสไฟฟา้ ปอ้ นให้ขดลวดเคล)อื นทจี) ะทาํ ให้เขม็ ชีหD มนุ พร้อมไปด้วยกนั ด้วยโดยจะหยุดหมนุ เมอ)ื แรงเบี)ยงเบนเทา่ กบั
แรงควบคมุ ดงั รูปท)ี 2.5

N II S

NS

สรนูปามทแ+ี 2ม.่เ4หลแก็รงเบ)ียงเบนทแเ)ี งกรดิ ในสขนดาลมวแดมเเ่คนหลําลอื) ก็ นรอทบี) ตวั

สเกล
เขม็ ชี D

แรงเบี)ยงเบน แรงควบคมุ
ขดลวด

สปริงก้นหอย

รูปท+ี 2.5 แรงควบคมุ สมดลุ กับแรงเบ)ียงเบนทาํ ให้เข็มชีหD ยดุ นงิ)

3. แรงหน่วง (Damping Force)เมื)อขดลวดเคลื)อนทีห) มนุ และขณะกาํ ลงั จะหยดุ นิ)งทคี) า่ วัดได้บนสเกล
นนัD เข็มชีจD ะสน)ั ดงั รูปที) 2.6 ดงั นนัD จึงต้องสร้างแรงหน่วงมาปอ้ งกนั การสัน) ของเข็มชีดD ้วยกระแสไฟฟา้ ไหลวน (Eddy
Current) โดยการพนั ขดลวดบนจานอะลมู ิเนียม เม)ือขดลวดเคลอ)ื นทตี) ดั สนามแมเ่ หล็กของแม่เหลก็ ถาวรจะทาํ ให้เกดิ
กระแสไฟฟ้าไหลวนในจานอะลมู เิ นยี มและจะเหน)ียวนําให้เกิดสนามแม่เหลก็ มีทิศทางตรงกนั ข้ามกบั การหมนุ ของ
ขดลวด จึงเกิดแรงต่อต้านกบั ทิศทางการหมนุ ของขดลวดเคลื)อนท)ี แรงต่อต้านนคี D ือแรงหนว่ งเพอ)ื จะทําให้เข็มชีหD ยุด
นง)ิ โดยไมม่ กี ารแกว่งหรือสน)ั ดงั รูปที) 2.7 (Bell, David A., 1994: 32)

การแกว่งของเขม็ ชี D

สเกล

เข็มชี D

รูปท+ี 2.6 การแกวง่ หรือสวงิ ของเข็มชีกD ่อนจะหยุดนงิ)

จานอะลมู เิ นียม
แรงหนว่ ง ทศิ ทางเคลื)อนที)

NS

ทศิ ทาง แรงหนว่ ง
เคลือ) นที)

รูปท+ี 2.7 แรงหนว่ งท)เี กิดจากการเหนีย) วนาํ ด้วยกระแสไฟฟ้าไหลวนในจานอะลมู เิ นยี ม
เพอื) หยุดการแกวง่ ของเข็มชี D

2.1.4 วงจรเทยี บเท่าของเคร+ืองวัดแบบขดลวดเคล+อื นท+ี

วงจรเทียบเท่าของขดลวดเคลื)อนท)ีแบบดาร์สันวาล จะประกอบด้วยค่าต่าง ๆ ที)เกี)ยวข้องคือความ
ต้ านทานขดลวด (Moving Coil Resistance : RM) กระแสไฟฟ้าขดลวด (Moving CoilCurrent: IM) จะเป็ น
กระแสไฟฟ้าที)ทําให้เข็มมิเตอร์เบ)ียงเบนเต็มสเกล (Full Scale Deflection: FSD) โดยปกติแล้วจะมีค่าน้อยมาก ๆ
และแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมขดลวด (Moving CoilVoltage : VM) สามารถเขียนเป็นวงจรเทียบเท่าขดลวดเคล)ือนท)ไี ด้
หลายรูปแบบดงั รูปท)ี 2.8

IM RM RM IM

VM ข)
ก) IM RM
IM RM

ค) ง)
รูปท+ี 2.8 วงจรเทยี บเท่าของขดลวดเคลอ)ื นที)แบบดาร์สนั วาล

2.2 โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
ดาร์ สันวาลมิเตอร์ สามารถพัฒนาเป็ นโวลต์มิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรงโดยอาศัยคุณสมบัติการจ่ายไฟฟ้า
กระแสตรงให้ไหลผ่านขดลวดเคล)อื นที)ของดาร์สนั วาลมิเตอร์เหมือนกนั ปริมาณของแรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงทีป) ้อนให้
ดาร์สนั วาลมิเตอร์มีผลต่อกระแสไฟฟา้ ท)เี กดิ ขึนD เมื)อป้อนแรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงน้อยกระแสไฟฟา้ เกิดขึนD น้อยและ
เม)ือป้อนแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงมากกระแสไฟฟ้าเกิดขึนD มากนั)นคือแรงดันไฟฟ้าจะมีผลโดยตรงต่อกระแสไฟฟ้า
ดงั นนัD สามารถนาํ ดาร์สนั วาลมเิ ตอร์หรือแอมมิเตอร์ดดั แปลงวงจรเป็นโวลต์มิเตอร์ได้และปรับเปลยี) นสเกลหน้าปัดให้
เป็นสเกลโวลตพ์ ร้อมใสต่ วั เลขและหน่วยให้ถกู ต้องจะได้โวลตม์ เิ ตอร์ดงั รูปท)ี 2.9

รูปท+ี 2.9 ตวั อยา่ งโวลตม์ ิเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง

2.2.1 โครงสร้างโวลต์มเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

การพฒั นาดาร์สันวาลมิเตอร์ให้เป็นโวลต์มิเตอร์ทําได้โดยเพิ)มสว่ นประกอบของอปุ กรณ์เข้าไปในวงจร
มิเตอร์ให้เหมาะสม พร้ อมกับปรับเปล)ียนสเกลของมิเตอร์ให้ถูกต้องก็สามารถสร้ างโวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้า
กระแสตรงได้การสร้างโวลต์มิเตอร์ใช้วดั แรงดนั ไฟฟ้าเป็นมิลลโิ วลต์เรียกว่ามิลลิโวลตม์ ิเตอร์ (Millivoltmeter) โวลต์
มิเตอร์วดั แรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์เรียกว่าโวลต์มิเตอร์ (Voltmeter) และ โวลต์มิเตอร์วดั แรงดันไฟฟ้าเป็นกิโลโวลต์
เรียกวา่ กโิ ลโวลต์มเิ ตอร์ (Kilovoltmeter)

โวลต์มเิ ตอร์เป็นมิเตอร์ท)ีสร้างขนึ D มาเพือ) ใช้วัดคา่ ความตา่ งศกั ย์ไฟฟ้า(แรงดนั ไฟฟ้าหรือแรงดนั ไฟฟ้าตก
คร่อม) ระหว่างจดุ สองจุดในวงจรไฟฟ้าความจริงแล้วโวลต์มเิ ตอร์ก็คอื แอมมิเตอร์นน)ั เองเพราะขณะวดั แรงดนั ไฟฟ้า
ในวงจรหรื อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าจะต้ องมีกระแสไฟฟ้าไหล ผ่านมิเตอร์ จึงทําให้ เข็มมิเตอ ร์ บ่ายเบนไป ก า ร ที)
กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านเข้าโวลต์มิเตอร์ได้ก็ต้องมีแรงดันไฟฟ้าป้อนเข้ามาน)ันคือกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้ามี
ความสัมพันธ์ซ)ึงกันและกันถ้าจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้ามาน้อยกระแสไฟฟ้าไหลน้อยเข็มชีบD ่ายเบนไปน้อยถ้าจ่าย
แรงดนั ไฟฟา้ เข้ามามากกระแสไฟฟ้าไหลมากเขม็ ชีบD ่ายเบนไปมากแสดงโครงสร้างโวลต์มิเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงดังรูป
ที) 2.10

กระแสไฟฟา) ที-ไหลออกมเิ ตอร์ (IM)

กระแสไฟฟา) ท-ไี หลเขา้ มเิ ตอร์ (IM)

รูปท+ี 2.10 รูปเสมือนโครงสร้างโวลต์มเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง

2.2.2 การขยายย่านวัดโวลต์มเิ ตอร์

กระแสไฟฟา้ ท)ไี หลผ่านเข้าโวลตม์ ิเตอร์จะมีขีดจาํ กดั อยู่กบั ค่าการทนกระแสไฟฟ้าของโวลตม์ ิเตอร์ตวั นนัD
ดังนันD เมื)อนําโวลต์มิเตอร์ไปวดั แรงดนั ไฟฟ้าค่ามากๆย่อมส่งผลให้กระแสไฟฟา้ ไหลผ่านเข้าโวลตม์ ิเตอร์มากตามไป
ด้วยซงึ) ถ้ามากเกนิ กว่าทโ)ี วลตม์ ิเตอร์ทนได้ก็ไมส่ ามารถนําโวลตม์ ิเตอร์ไปวดั แรงดนั ไฟฟา้ คา่ นนัD ได้การดดั แปลงให้ดาร์
สนั วาลมิเตอร์อนั ดบั ให้เป็นโวลตม์ เิ ตอร์และสามารถวดั แรงดนั ไฟฟ้าได้สงู ขึนD ทําได้โดยใช้ตัวต้านทานทเี) หมาะสมมา
ต่อหรืออนุกรมกบั มิเตอร์เดิมเพ)ือจํากดั จํานวนกระแสไฟฟ้าทไี) หลผ่านเข้าโวลต์มิเตอร์ไม่ให้เกินกว่าค่ากระแสไฟฟา้
เดิมท)ีมิเตอร์เดิมทนได้ทําให้โวลต์มิเตอร์ไปวดั ค่าแรงดนั ไฟฟ้าได้สงู ขนึ D ตามต้องการตวั ต้านทานท)ีนาํ มาตอ่ อนั ดบั กบั
ดาร์สนั วาล์มเิ ตอร์เดิม เพอ)ื ให้โวลต์มเิ ตอร์วดั แรงดนั ไฟฟ้าได้มากขึนD เรียกว่าตวั ต้านทานอนั ดบั (Series Resistor) หรือ
ตวั ต้านทานทวีคณู (Multiplies Resistor) แสดงดงั รูปที) 2.11

RS RM

IM IM IM = IFS
Rs RM

EFS

ก. ภาพจาํ ลองโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ข. วงจรเทียบเท่าโวลตม์ เิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

รูปท+ี 2.11 วงจรโวลตม์ ิเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงเบอื D งต้น
จากรูปที) 2.11 เป็นวงจรดีซีโวลต์มิเตอร์เบือD งต้นมีตัวต้านทาน RSต่ออันดับกับดาร์สันวาลมิเตอร์
กระแสไฟฟ้าเต็มสเกลในวงจรต้องไม่เกนิ ค่ากระแสไฟฟา้ เต็มสเกลเดิมของดาร์สนั วาลมเิ ตอร์อกั ษรยอ่ ต่างๆกําหนดไว้
ดงั นี D
RM = ความต้านทานของขดลวดเคล)ือนที)หรือความต้านทานเดมิ ของมิเตอร์หนว่ ยโอหม์ (Ω)
RS = ความต้านทานอนั ดบั เพ)ือขยายยา่ นการวดั ของโวลตม์ ิเตอร์หน่วยโอหม์ (Ω)
IM = IFS = กระแสไฟฟา้ เตม็ สเกลทีไ) หลผ่านมเิ ตอร์หนว่ ยแอมแปร์ (A)
EFS = แรงดนั ไฟฟา้ กระแสตรงเตม็ สเกลครงัD ใหมท่ )วี ดั ได้หน่วยโวลต์ (V)
การหาสมการของวงจรรูปท)ี 2.12 หาได้โดยใช้กฎของโอห์ม
EFS IEFSF(SRS + RM) (2.1)
RS + RM = EIFFSS (2.2)
I FS – RM
RS =

=

ตวั อย่างท+ี 2.1 จากรูปที) 2.12 มิเตอร์ตัวหนึ)งวัดกระแสไฟฟ้าได้ เต็มสเกล 10 mA มีความต้ านทาน
100 Ω หากต้องการนําไปวดั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงให้ได้สงู สดุ 20 V จะต้องใช้

ตวั ต้านทานมาต่ออนั ดบั มคี ่าเท่าไร

RS RM

IFS = 10 mA

EFS = 20 V

E FS รูปท+ี 2.12
I FS
วธิ ีทาํ สตู ร RS = – RM

เมื)อ RS = ?
RM = 100 Ω
EFS = 20 V
IFS = 10 mA = 10 ´10–3A
RS = 20 V
แทนคา่ 10 ´10 -3 –100 = 1900Ω

ต้องใช้ตวั ต้านทานตอ่ อนั ดบั มีคา่ 1900Ω ตอบ

ตัวอย่างท+ี 2.2 จากรูปที) 2.13 มิเตอร์ ตัวหนึ)งวัดกระแสไฟฟ้าได้ เต็มสเกล 1 mA มีความต้ านทาน
ภายใน 20 Ω ต่ออนั ดบั กบั ตวั ต้านทาน480 Ω โวลตม์ ิเตอร์ตวั นีวD ดั แรงดนั ไฟฟา้

ได้สงู สดุ เท่าไร

RS RM

480W 20W
IFS = 1 mA

EFS

รูปท+ี 2.13
วิธที าํ สตู ร EFS = IFS (RS + RM)
EFS = ?
IFS = 1mA = 1´10–3A

RM = 20 Ω
RS = 480 Ω
แทนคา่ EFS = 1´10–3A (480Ω + 20Ω)
= 0.5 V

โวลต์มิเตอร์วดั แรงดนั ไฟฟ้าได้สงู สดุ 0.5 V ตอบ

2.2.3 โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบหลายย่านวดั

โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบหลายย่านวัด (Multirange DC voltmeter) คือการต่อตัวต้านทาน
หลาย ๆ ตวั อนุกรมกบั มเิ ตอร์ วธิ ีการตอ่ แบง่ ออกเป็น 2 แบบ คือ

1. โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบอินดิวิดวล (Individual type DC voltmeter) เป็นการต่อโวลต์
มิเตอร์ โดยการตวั ต้านทานแตล่ ะตวั ที)ตอ่ เพ)ือขยายยา่ นวดั จะแยกอสิ ระจากกนั และไม่เกย)ี วข้องกนั ดงั รูปท)ี 2.14

IM RM

RS3 RS2 RS1
V3 V2 V1

รูปท+ี 2.14 โวลตม์ เิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงหลายย่านวดั แบบอินดิวดิ วล
ตัวอย่างท+ี 2.3 จากรูปที) 2.15 มิเตอร์ ชนิดขดลวดเคล)ือนท)ีมีกระแสไฟฟ้าเต็มสเกล 1 mA มีความ

ต้านทานภายใน 500 Ω ต้องการทําเป็นโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงโดยให้มี 4 ย่าน
วัดดังนี1D V, 10 V, 100 V และ1000 V จงคํานวณหาค่าความต้ านทานขยายย่านวัด
แต่ละยา่ นวดั

IM =1 mA

RS4 RS3 RS2 RS1

100 V 10 V
1000 V 1V

รูปท+ี 2.15

วิธีทาํ จากสตู ร RS = V – RM
IM
– ย่านวดั 1V (V1)
RS1 = V1 – RM = 11mVA – 500Ω
IM
= 500Ω ตอบ
– ยา่ นวดั 10V (V2) ตอบ
RS2 = V2 – RM = 10V – 500 Ω
IM 1mA

= 9.5 kΩ

– ยา่ นวดั 100V (V3) V3 – RM = 100V – 500 Ω
RS3 = IM 1mA

= 99.5 kΩ ตอบ
–ย่านวดั 1000V (V4) ตอบ
RS4 = V4 – RM = 110m00AV – 500 Ω
IM
= 999.5 kΩ

2. โวลตม์ เิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบยูนเิ วอร์แซลหรือแบบสากล (Universal type DC voltmeter) การตอ่
โวลตม์ ิเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงแบบนี D ความต้านทานทตี) ่อขยายยา่ นวดั ทุกตวั จะตอ่ อนกุ รมกนั ทุกตวั และไปต่ออนุกรมกบั
มเิ ตอร์ ยา่ นทข)ี ยายการวดั แตล่ ะย่านถกู ต่อออกมาจากรอยต่อของตวั ต้านทานแต่ละตวั แสดงดงั รูปท)ี 2.16

RS3 RS2 RS1 IM RM

V2
V3 V1

รูปท+ี 2.16 โวลต์มเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงหลายย่านวดั แบบยนู เิ วอร์แซล
ในการคํานวณค่าความต้านทานของวงจรมขี ้อยุ่งยากกว่าแบบอินดวิ ิดวล เพราะตวั ต้านทานของทุก
ยา่ นวดั ตอ่ อนกุ รมกนั ทกุ ตวั ซงึ) ต้องเร)ิมทําการคาํ นวณตงั D แต่ยา่ นวดั ตาํ) เป็นต้นไป
ตัวอย่างท+2ี .4 จากรู ปที) 17 มิเตอร์ ชนิดขดลวดเคล)ือนที) มีกระแสไฟฟ้าเต็มสเกล 1 mA ความ

ต้ านทานภายใน 500 Ω ถ้ าต้ องการทําเป็ นโวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 3 ย่านวัด
คือ 1 V, 10 Vและ 100 V จงคํานวณหาคา่ ความต้านทานขยายย่านวดั แต่ละย่านวดั

RS3 RS2 RS1 IM =1 mA RM = 500W

10 V
100V 1V

รูปท+ี 17

วิธีทาํ การคาํ นวณหาค่าความต้านทานขยายย่านวดั แต่ละย่านวดั
V
สตู รทใี) ช้ RS = IM – RM

–ยา่ นวดั 1 V (V1) IVM11V–
1mA
RS1 = RM
= – 500
Ω

RS1 = 500 Ω ตอบ
–ยา่ นวดั 10 V (V2)
RS1+RS2 = VVII1MM220V–– RM
= 1mA RM – R1
RS2 = – 500 Ω

– 500 Ω

RS2 = 9 kΩ ตอบ
–ยา่ นวดั 100 V (V3)
RS1+ RS2+ RS3 = 1VVIIMM0330 – RM
= RM – R1 – R2
RS3 = – – 500 Ω – 500
V
1mA Ω – 9 kΩ

RS3 = 90 kΩ ตอบ

2.2.4 การต่อโวลต์มเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

โวลต์มิเตอร์สร้างขึนD มาเพื)อวัดค่าความต้านทานต่างศกั ย์ไฟฟ้าของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าหรือวดั คา่
แรงดนั ไฟฟา้ ตกคร่อมระหวา่ งจุดสองจดุ ในวงจรในตาํ แหน่งทตี) ้องการวดั (ต่อขนานกบั จดุ วดั ) เสมอลกั ษณะการต่อ
แสดงดงั รูปที) 2.18

I

E RV

รูปท+ี 2.18 การต่อโวลต์มิเตอร์วดั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรง

จากรูปที) 2.18 เป็นการต่อโวลต์มิเตอร์วัดแรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงโดยต่อขนานกบั ส่วนที)จะวดั หรือตก
คร่อมการต่อโวลต์มิเตอร์วดั แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงจะต้องคํานึงถึงขวัD ของโวลต์มเิ ตอร์โดยขวัD บวกโวลต์มิเตอร์ต่อกับ
ขวัD บวกของแหล่งจา่ ยและขวัD ลบต่อกบั ขัวD ลบ หากต่อสลบั ขวัD จะทําให้เขม็ บา่ ยเบนกลบั ทศิ ทางและยงั อาจทาํ ให้โวลต์
มิเตอร์ชาํ รุดเสียหายได้ด้วย

2.2.5 การอ่านสเกลของโวลต์มิเตอร์

โวลต์มเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงทถี) กู สร้างขนึ D มาใช้งานมกั จะมีย่านวัดคา่ แรงดนั เตม็ สเกลหลายย่านและมี
สเกลบอกค่าแรงดันไฟฟ้าหลายสเกลทังD นีเD พ)ือให้เกิดความสะดวกในการใช้งานดังนันD การเปล)ียนย่านวัดค่าควร
เลอื กใช้ให้เหมาะสมการอา่ นสเกลก็ต้องอา่ นให้ถูกต้องกบั ย่านวดั ทต)ี งั D วดั จึงจะได้คา่ แรงดนั ไฟฟา้ ท)วี ดั ได้มคี า่ ถกู ต้อง

ตัวอย่างท+ี 2.5 จากรูปท)ี 2.19 โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงนําไปวัดแรงดันไฟตรงเข็มชีชD ีคD ่าออกมา
ตามรูปจงอา่ นคา่ แรงดนั ไฟฟ้าทวี) ดั ได้ในทกุ ยา่ นการวดั

รูปท+ี 2.19 แสดงตําแหนง่ ทเี) ข็มชขี D องโวลต์มเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง ตอบ

วิธีอ่าน
ย่าน 0–2.5 V อ่านค่าได้ = 1.5 V
ยา่ น 0–10 V อ่านค่าได้ = 6 V
ย่าน 0–50 V อ่านค่าได้ = 30 V
ย่าน 0–250 V อา่ นค่าได้ = 150 V

ตัวอย่างท+ี 2.10 จากรูปท)ี 2.20 โวลต์มิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรง นําไปวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง
เข็มชชี D คี D า่ ออกมาตามรูปจงอ่านคา่ แรงดนั ไฟฟ้าทว)ี ดั ได้ในทกุ ย่านการวดั

รูปท+ี 2.20 ตําแหนง่ ทเี) ขม็ ชขี D องโวลตม์ เิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

วธิ อี ่าน อา่ นคา่ ได้ = 1.15 V
ย่าน 0–2.5 V อา่ นคา่ ได้ = 4.3 V
ยา่ น 0–10 V อา่ นค่าได้ = 23 V
ย่าน 0–50 V อา่ นคา่ ได้ = 115 V
ยา่ น 0–250 V

2.3 แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
แอมมเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Ammeter) เป็นเครื)องวดั ไฟฟา้ กระแสตรงทีใ) ช้วดั กระแสไฟฟ้าได้หลาย
ค่าคือวัดกระแสไฟฟ้าเป็นไมโครแอมแปร์ เรียกว่า ไมโครแอมมิเตอร์ (Microammeter) ใช้วัดกระแสไฟฟ้าเป็นมลิ ลิ
แอมแปร์ เรียกว่า มลิ ลิแอมมิเตอร์ (Milliammeter) และใช้วดั กระแสไฟฟา้ เป็นแอมแปร์ เรียกว่า แอมมเิ ตอร์ ตวั อยา่ ง
มลิ ลแิ อมมิเตอร์และแอมมเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง ดงั รูปท)ี 2.21

รูปท+ี 2.21 ตวั อยา่ งมลิ ลแิ อมมเิ ตอร์และแอมมเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง
2.3.1 โครงสร้างของแอมมเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

โครงสร้างของแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ประกอบด้วยส่วนสําคัญ 2 ส่วน คือ ขดลวดเคลื)อนท)ีแบบ
แม่เหลก็ ถาวร และตวั ต้านทานชนั ต์

1. ขดลวดเคลอื) นท)แี บบแมเ่ หล็กถาวร
โครงสร้ างของมิเตอร์เบือD งต้นจะใช้รูปแบบของดาร์สันวาลมิเตอร์ตามที)กล่าวในหน่วยที) 1 เรื)อง

ขดลวดเคลื)อนท)ี จะอาศัยการทํางานโดยใช้กระแสไฟฟ้าจ่ายเข้ามิเตอร์แต่เน)ืองจากโครงสร้างมีขนาดเล็กขดลวด
เคลอ)ื นท)ีจึงรับกระแสไฟฟ้าได้จาํ กดั ค่าหนึ)งซงึ) น้อยมากแต่เกดิ ความคลอ่ งตวั ในการทาํ งานในขณะบา่ ยเบนไปของอาร์
เมเจอร์จะเกิดแรงเสยี ดทานน้อยช่วยให้การวัดคา่ เกิดความเท)ยี งตรงมากขึนD ด้วยข้อจาํ กัดของโครงสร้างจึงทําให้ดาร์
สนั วาลมิเตอร์ถกู จาํ กดั การใช้งานในวงแคบๆแตถ่ ้าต้องการวดั กระแสไฟฟา้ ปริมาณสงู เกินค่าจํากดั ของกระแสไฟฟ้า
จงึ ต้องหาตวั ต้านทานมาตอ่ ขนานเพื)อแบ่งกระแสไฟฟา้ ส่วนทเ)ี กนิ คา่ จํากดั มาต่อ โครงสร้างของดาร์สนั วาลมิเตอร์จะ
เป็นขดลวดเคล)ือนทแ)ี บบแม่เหลก็ ถาวร (Permanent Magnet Moving Coil: PMMC) แสดงดงั รูปที) 2.22

เข็มช7ี ขว7ั แมเ่ หล็ก

สปรงิ กน้ หอย
แม่เหล็กถาวร

แกนเหล็กออ่ นทรงกระบอก ขดลวดเคลอื4 นที4

รูปท+ี 2.22 โครงสร้างของดาร์สนั วาลมิเตอร์

(ทม)ี า: Jones, Larry D. & Chin, Foster A. 1991: 23)

จากรูปท)ี ž.22 แสดงแม่เหล็กถาวรรูปเกอื กม้ากบั แกนเหล็กอ่อนทรงกระบอกท)ีติดกบั แม่เหล็กถาวร
ระหว่างขวัD เหนือ–ใต้ โดยมีขดลวดเล็ก ๆ พันอยู่รอบ ๆ เรียกว่า ขดลวดอามาเจอร์(Armature) หรือขดลวดเคลื)อนท)ี
ขดลวดนีจD ะพันบนรอบเหล็กสี)เหล)ียมที)มีนําD หนกั เบามาก ๆ และติดยึดอยู่บนเดือยเพ)ือให้สามารถเกิดการหมนุ ได้
เข็มชจี D ะถูกยดึ ติดอยู่กบั ขดลวด เขม็ ชีจD ะบ่ายเบนเมือ) ขดลวดเคล)อื นทเ)ี กดิ การหมนุ

2. ตวั ต้านทานชนั ต์
การสร้างมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าตรงแต่ละชนดิ มขี ้อจํากดั คือขดลวดของเครื)องวดั เล็กมากจึงรับ

กระแสไฟฟา้ ได้คา่ จาํ กดั คา่ หนง)ึ ซ)ึงน้อยมาก เมอื) ต้องการวดั กระแสไฟฟา้ ท)ีมีปริมาณสูงเกนิ ค่าจาํ กดั ของกระแสไฟฟ้า
จึงต้องหาตัวต้านทานมาต่อขนานหรือเรียกว่า “ตวั ต้านทานชนั ต์ (Shunt Resistor: RSh)” มาต่อขนานเข้ากบั ดาร์สนั
วาลมิเตอร์ตัวต้านทานขนานจะทําหน้าทแ)ี บ่งกระแสไฟฟ้าส่วนเกนิ ที)ดาร์–สนั วาลมิเตอร์รบั ไม่ได้ให้ผ่านตวั ต้านทาน
ขนานนันD ไปลักษณะของตวั ต้านทานชนั ต์ทีใ) ช้ต่อขนานกบั ดาร์สันวาลมิเตอร์แสดงดังรูปที) 2.23 ซึ)งสามารถตอ่
เพมิ) เข้าไปจากภายนอกมเิ ตอร์ได้เพือ) ช่วยเพิม) ให้แอมมเิ ตอร์วดั กระแสไฟฟ้าได้สงู มากขึนD

ก) ความต้านทานชนั ตส์ ําหรับแอมมิเตอร์ 30 A ข) ความต้านทานชนั ตภ์ ายนอกสําหรับแอมมิเตอร์ 500 A

รูปท+ี 2.23 ตวั ต้านทานชนั ตท์ )ใี ช้สาํ หรบั แอมมเิ ตอร์

2.3.2 การขยายย่านวดั ของแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

การขยายย่านวดั ของขดลวดเคลอ)ื นที)แบบแมเ่ หลก็ ถาวรเพ)ือทาํ เป็นแอมมิเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง มี 2 วธิ ี
คอื ใช้ตวั ต้านทานชนั ตแ์ บบตวั เดยี วหรือแบบซงิ เกลิ ชนั ต์ และใช้ตวั ต้านทานแบบอาร์ตนั ชนั ต์

1. การขยายย่านวดั ของแอมมิเตอร์แบบซิงเกลิ ชนั ต์
การขยายยา่ นวดั ของแอมมเิ ตอร์ย่านวดั เดียวแบบซงิ เกลิ ชนั ต์ (Single Shunt Type of Ammeter) ใช้

หลกั การของการขนาน โดยนาํ ตวั ต้านทานชนั ต์ (ShuntResistor: RSh) มาตอ่ ขนานดงั รูปที) 2.24 เพื)อแบ่งกระแสไฟฟ้า
เข้าแอมมิเตอร์ไมใ่ ห้เกนิ กระแสไฟฟ้าเต็มสเกล

กระแสไฟฟ)าทีไ- หลเข้ามเิ ตอร์ (IM) กระแสไฟฟ)าท-ไี หลออกมิเตอร์ (IM)

ปรมิ าณกระแสไฟฟ)าทไี- หลทFงั หมด (I) กระแสไฟฟ)าทไ-ี หลผ่านตวั ต้านทานชนั ต์ (Ish) ปริมาณกระแสไฟฟา) ทไี- หลไปยังโหลด

รูปท+ี 2.24 ภาพจาํ ลองการตอ่ ตวั ต้านทานชนั ตเ์ ข้ากบั ขดลวดเคลอ)ื นทแ)ี บบแมเ่ หลก็ ถาวร

จากรูปที) 2.24 เม)ือนํามาเขียนเป็นวงจรไฟฟา้ ของแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (Ammeter Circuit)
ได้ดงั รูปท)ี 2.25 และเป็นพนื D ฐานของการขยายยา่ นวดั ของแอมมเิ ตอร์ประกอบด้วยขดลวดเคล)อื นทแี) บบแมเ่ หลก็ ถาวร
และตวั ต้านทานชนั ตซ์ )ึงมีค่าความต้านทานต)ํา กระแสมิเตอร์ (IM) หรือกระแสไฟฟา้ ขดลวดจะเป็นสดั ส่วนท)ีส่งผลไป
ยงั กระแสชนั ต์ (ISh) ดงั นนัD กระแสไฟฟา้ I จงึ เป็นยา่ นวดั (Range) ของแอมมเิ ตอร์

ความตา้ นทานของขดลวด

RM

I = IM + ISh IM ISh VM I
RSh

VSh ความตา้ นทานชนั ต์
รูปท+ี 2.25 การขยายยา่ นวดั ของแอมมเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

จากรูปท)ี 2.25 โดยเพ)ิม RS ต่อขนานกับดาร์สันวาลมิเตอร์ RM เมื)อจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้ามาในวงจร
กระแสไฟฟ้าถูกแบง่ ออกเป็น 2 ส่วน สว่ นหนงึ) ผ่านดาร์สนั วาลมิเตอร์ อกี ส่วนหน)ึงผ่านตวั ต้านทานชนั ตอ์ กั ษรยอ่ ตา่ งๆ

กาํ หนดไว้ดงั นี D RM = ความต้านทานของขดลวดเคลอื) นท)ี(ความต้านทานภายใน) หน่วยโอห์ม (W)

RSh = ความต้านทานชนั ต์ หน่วยโอห์ม (W)

IM = กระแสไฟฟา้ สงู สดุ เต็มสเกลของขดลวดเคลื)อนท)ี หน่วยแอมแปร์ (A)
ISh = กระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นตวั ต้านทานชนั ต์หนว่ ยแอมแปร์ (A)

I = กระแสไฟตรงรวมทไ)ี หลผ่านเข้าวงจรไฟฟ้าของแอมมิเตอร์ หน่วยแอมแปร์
หรือกระแสไฟฟา้ สงู สดุ เตม็ สเกล (Full Scale Deflection Current: FSD) ของ

แอมมิเตอร์ (กระแสไฟฟา้ นีจD ะไหลไปยงั โหลดที)ต้องการวดั )
เนื)องจากตัวต้านทานชันต์ (RSh) ต่อเป็ นวงจรขนานกับดาร์สันวาลมิเตอร์มีความต้ านทาน RMดังนันD

แรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อมตวั ต้านทานชนั ต์เท่ากบั แรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อมดาร์สนั วาลมิเตอร์ ตามคณุ สมบตั ิของวงจรขนาน
เขยี นสมการได้เป็น

VM = VSh
ประยกุ ตใ์ ช้กฎของโอห์ม: IM´ RM = ISh´ RSh
IM ´RM
RSh = ISh (2.3)

RM = ISh ´RSh (2.4)
IM

และประยุกต์ใช้กฎกระแสไฟฟา้ ของเคอร์ชอฟฟ์ จะได้

IM = I – ISh
หรือ ISh = I – IM

จากสมการที) 2.3 เขยี นใหม่จะได้ IM ´RM
I - IM
RM = (2.5)

ในการออกแบบการขยายยา่ นวดั แอมมเิ ตอร์จะออกแบบให้กระแสไฟฟา้ ที)ไหลผ่านความต้านทานชนั ต์ (ISh) มี
คา่ มากกวา่ กระแสไฟฟา้ ท)ีไหลเข้ามิเตอร์ (IM) มาก ๆ เพ)ือป้องกนั ไม่ให้ขดลวดเคลือ) นท)แี บบแม่เหล็กถาวรชาํ รุด

ตัวอย่างท+ี 2.11 จากรูปที) 2.26 แอมมิเตอร์ เป็ นแบบขดลวดเคลื)อนท)ีแบบแม่เหล็กถาวร มีความ
ต้ านทานขดลวด (ภายใน) RM= 99 W ที)เข็มชีเD ต็มสเกลมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
ขดลวด 0.1 mA ความต้ านทานชันต์RSh= 1 W จงหาค่าต่อไปนี(D Bell, David A.,
1994: 41)
ก) กระแสไฟฟ้ารวมไหลเข้าแอมมิเตอร์ขณะเข็มชีเD ต็มสเกล
ข) กระแสไฟฟา้ รวมไหลเข้าแอมมิเตอร์ขณะเขม็ ชีทD ี) 0.5 ของเต็มสเกล

RM

99 W I
IM = 0.1mA RSh

I = IM + ISh ISh 1W

รูปท+ี 2.26

วธิ ที าํ ก) หากระแสไฟฟา้ รวมไหลผ่านแอมมิเตอร์ขณะเข็มชเี D ตม็ สเกล
แรงดนั ไฟฟา้ ของมิเตอร์: VSh = IM´RM = (0.1 mA)(99 W)
= 9.9 mV
และ ISh´ RSh = VVSShh= =
ISh = 9R.9ShmA 9.9mV
1W
=
ดงั นนัD กระแสไฟฟ้ารวม I = ISh + IM = 9.9 mA + 0.1 mA
= 10 mA
ตอบ
ข) หากระแสไฟฟ้ารวมไหลผา่ นแอมมเิ ตอร์ขณะเขม็ ชีทD )ี 0.5 ของเต็มสเกล ตอบ
IM = 0.5´0.1 mA = 0.05 mA
VM = IM´RM = (0.05 mA)(99 W)
= 4.95 mV = 4.95mV
ISh = VM
RSh 1W

= 4.95 mA = 4.95 mA + 0.1 mA
ดงั นนัD กระแสไฟฟ้ารวม I = ISh + IM
= 5.05mA

ตัวอย่างท+ี 2.12 จากรูปที) 2.27 แอมมิเตอร์ขนาด 1 mA มีความต้ านทานขดลวด 100 Wต้ องการ
ทําให้ เป็ นแอมมิเตอร์ ขนาด 0–100 mA จงหาค่าความต้ านทานชันต์ที)จะนํามา
ต่อขนาน

ความต้านทานของขดลวด

RM

I = IM + ISh IM ISh VM I
RSh

VSh ความตา้ นทานชนั ต์

รูปท+ี 2.27

วธิ ที าํ ISh = I – IM
= 100 mA – 1 mA
= 99 mA
I(M1ÍmIShRA)M(100 W )
ดงั นนัD RSh =
=

99 mA
= 1.01 W ตอบ

2.3.3 การขยายย่านวดั ของแอมมิเตอร์หลายย่านวัดแบบซงิ เกิลชนั ต์

แอมมเิ ตอร์หลายย่านวดั (Multi–Range Ammeters) แบบซงิ เกิลชนั ต์ ดงั รูปที) 2.28 ใช้ในกรณีทตี) ้องการ
แอมมเิ ตอร์เพ)ือให้สามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้หลายค่าในเคร)ืองเดยี วกนั ตวั ต้านทานชนั ต์แต่ละย่านวัด จะแยกอิสระ
ต่อกันและใช้สวิตช์เลือก (Selector Switch) เป็นตัวเปล)ียนย่านวัด แต่มีข้อเสียคือเมื)อนําแอมมิเตอร์ไปวัด
กระแสไฟฟ้าของวงจรใด ๆ แล้ว ขณะเปลี)ยนย่านวัดไปยังย่านวดั ต่อไปทําให้กระแสไฟฟ้ารวมของวงจรไหลเข้า
ขดลวดเคลอื) นที) จนทาํ ให้เกิดความเสียหายได้

RM IM

RSh1

RSh2

RSh3 C B
D
A

รูปท+ี 2.28 แอมมิเตอร์แบบหลายยา่ นวดั

2.3.4 การขยายย่านวัดของแอมมิเตอร์แบบอาร์ตันชนั ต์

การขยายย่านวัดของแอมมิเตอร์แบบอาร์ตันชันต์ (Ayrton Shunt) หรือเรียกว่ายูนิเวอร์เซลชันต์
(Universal Shunt) ใช้หลักการของวงจรขนานเหมือนกบั แบบซิงเกิลชนั ต์โดยใช้ตวั ต้านทานชนั ต์ ย่านวดั ต)ําสดุ ให้
ถกู แบง่ ไปให้ยา่ นวดั ถดั ไปตามลําดบั จนถงึ ยา่ นวัดสงู สดุ ดงั รูปที) 2.29 ทําให้ไม่มีปัญหาเหมือนกบั การเปลยี) นย่านวัด
ของแอมมิเตอร์หลายย่านวัดแบบซิงเกิลชนั ต์ เน)ืองจากมีตวั ต้านทานชนั ต์ต่อขนานอยู่กับขดลวดเคล)ือนท)ีเพื)อแบ่ง
กระแสไฟฟ้าส่วนที)เกินอยู่ตลอดเวลา จึงไม่ทําให้ขดลวดเคล)ือนท)ีเกิดความเสียหายเนื)องจากกระแสไฟฟ้าเกิน
(Jones, Larry D. & Chin, Foster A. 1991: 26)

RM IM

RSh3 RRShS2hT RSh1

DC B
A

รูปท+ี 2.29 วงจรไฟฟ้าของแอมมเิ ตอร์แบบอาร์ตนั ชนั ต์

จากรูปที) 2.29 อาร์ตันชันต์ประกอบด้วย RSh1, RSh2และ RSh3 และอธิบายทิศทางกระแสไฟฟ้าและ
แรงดนั ไฟฟ้าตกคร่อมได้ดงั รูปท)ี 2.30

ความต้านทานชนั ต์: RShT = RSh1+ RSh2+RSh3 ........... (2.6)

RM IM RM IM

IM RVSShhTT IM IM VShT1 IM
RSh3 RSh2
RSh3 RSh2 RSh1 RSh1

ISh I3 ISh C I2 ISh I1 ISh I3 ISh C I2 IM I1
I D B I D B

AA

ก) สวติ ชเ์ ลือกอยู่ตําแหน่ง B ข) สวิตชเ์ ลือกอยตู่ ําแหน่ง C

รูปท+ี 2.30 กระแสไฟฟ้า แรงดนั ไฟฟา้ และความต้านทานของอาร์ตนั ชนั ต์

ถ้าสวิตช์เลอื กอยู่ตําแหนง่ C ดงั รูปที) 2.30 ข) เป็นผลให้ RSh2 + RSh3 ตอ่ ขนานกบั RM+ RSh1
แรงดนั ไฟฟา้ ตกคร่อมสาขาทขี) นานกนั จะเท่ากนั ในเทอมของกระแสไฟฟ้าและความต้านทาน จะได้

I2 = ISh + IM
ดงั นนัD ISh = I2 – IM
(RSh2 + RSh3)(I2 – IM) = IM(RM+ RSh1)
นํา IM คณู ตลอด และเขียนสมการใหมจ่ ะได้
RSh2 + RSh3 = I M (RSIh2ÍRM ) (2.7)
(2.8)
และจากสมการท)ี 2.6 สามารถหาค่า RSh1ได้คอื
RSh1 = RShT – (RSh2 + RSh3)

กระแสไฟฟ้า I เป็นกระแสสงู สดุ ของย่านวดั เมอ)ื สวติ ช์เลอื กอยูใ่ นตาํ แหนง่ D จะได้ RSh3
RSh3 = I M (RSIh3ÍRM ) (2.9)

และ RSh2 = (RSh2 + RSh3) – RSh3 (2.10)

ตัวอย่างท+ี 2.13 จากรู ปท)ี 2.31 แอมมิเตอร์ แบบ PMMC จงหาความต้ านทานชันต์(Jones, Larry
D. & Chin, Foster A. 1991: 27)
RM = 1kW IM = 100µA

IM RVSShhTT IM 1kW
RSh3 RSh2 RSh1 99

I ISh DC B

I3 = 1A I2 = 100 mA I1 = 10 mA

รูปท+ี 2.31

วิธีทาํ จากสมการที) 2.5 และที)ยา่ นวดั I1 = 10 mA หาค่า RShT
RShT = RSh1+ RSh2+RSh3

= IM ÍI1S0hR0MµA=Í1kW1100m0µAA-1Í010kµWA
= 10000µA -100µA

= 19k9W
RST = 10.1 W ตอบ

ยา่ นวดั I2 = 100 mA หาคา่ RSh1 และ RShT1 ดงั รูปที) 2.32
RM = 1kW IM = 100µA

VShT1 IM
IM RSh3 RSh2 RSh1

I ISh ISh I2 IM
DC B
I3 = 1A I2 = 100 mA I1 = 10 mA

รูปท+ี 2.32 ท)ยี ่านวดั I2

จากสมการท)ี 2.7 : RShT1 = RSh2+RSh3 = 10.I1MW(R)MI2+ R ShT)
= 100 µA(1k
W+
RShT1 =
RSh1 = 100 mA
1.01 W
= RShT – RShT1 = 10.1 W–1.01 W

9.09 W ตอบ

ยา่ นวดั I3= 1 A หาคา่ RSh3, RShT2 และRSh2 (1IkMW(R+MI13+0.R1SWhT))

RShT2 = RSh3 = 0.101 W
= 100µA – 0.101 W

RShT2 = RShT1 – RSh1T2A = 1.01 W
RSh2 =

= 0.909 W ตอบ

RSh3 = RShT2 = 0.101 W ตอบ

2.3.5 การใช้งานแอมมเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

1. การวดั กระแสไฟฟา้ โดยใช้แอมมเิ ตอร์
การวัดกระแสไฟฟ้าจะใช้ แอมมิเตอร์เป็นเคร)ืองมือวัด โดยต่ออนุกรมกับโหลด อธิบายได้

ดงั รูปท)ี 2.33
A

I

ER

ก) ตวั อย่างการต่อแอมมเิ ตอร์เพือ) วดั กระแสไฟฟ้า ข) วงจรการต่อแอมมเิ ตอร์เพ)ือวัดกระแสไฟฟา้

รูปท+ี 2.33 การวดั กระแสไฟฟา้
2. ข้อควรคาํ นึงในการใช้แอมมิเตอร์

(1) แอมมเิ ตอร์จะต้องต่ออนกุ รมกบั โหลดในวงจร
(2) ตอ่ ให้ถูกขวัD ถ้าต่อผดิ ขวัD จะทําให้เขม็ ตีกลบั และเกิดการเสียหายได้
(3) การเลือกแอมมิเตอร์ท)ีเหมาะสมในการวัดกระแสไฟฟ้า กรณีใช้แอมมิเตอร์แบบวัดได้หลายค่า
และไมท่ ราบคา่ กระแสไฟฟ้า ให้ใช้ยา่ นวดั สงู สดุ ของมิเตอร์ก่อนแล้วจึงปรับหาย่านวดั ทเี) หมาะสม เพื)อให้ได้ผลถูกต้อง
ควรให้เข็มชชี D ีแD สดงค่าออกมาบนสเกลอย่ปู ระมาณกลางๆสเกลไม่ควรตํ)าหรือสงู เกนิ ไป
(4) ไม่ต่อแอมมิเตอร์โดยตรงกับแหล่งจ่ายไฟฟา้ เนื)องจากขดลวดเคลอ)ื นท)ภี ายในแอมมิเตอร์มีคา่
ความต้านทานตํ)ามาก ทําให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านแอมมิเตอร์จํานวนมากทําให้เกดิ ความเสียหายได้ จึงควรลดทอน
กระแสไฟฟ้าลงโดยต่อตวั ต้านทานชนั ต์ท)ีเหมาะสมกบั แอมมเิ ตอร์ก่อนนาํ ไปใช้วดั

2.3.6 การอ่านค่ากระแสไฟฟ้าจากสเกล

การอ่านค่ากระแสไฟฟ้าที)เข็มชีขD องแอมมิเตอร์แสดงค่าไว้มมุ ท)ีมองเข็มชีเD พ)ืออ่านค่ากระแสบนสเกล
มเิ ตอร์ควรมองจากด้านหน้าเข้ามายงั มิเตอร์ไม่ควรมองในมมุ เอยี งซ้ายเอยี งขวาเพราะค่าท)ีอา่ นได้อาจผิดพลาดไปทํา
ให้อา่ นค่าได้ไม่ถูกต้อง

ตัวอย่างท+ี f.14 จากรูปท)ี 2.34 จงอา่ นค่ากระแสไฟฟา้ ทว)ี ดั ได้

DC
MILLIAMPERES

รูปท+ี 2.34 หน้าปัดสเกลของมลิ ลิแอมมิเตอร์ยา่ นวดั 100 mA

จากรูปที) 2.34 อ่านคา่ ได้ 65 mA อธิบายได้คือ ระหว่างเลข 60 ไป 80 แบ่งออกเป็น 4 ส่วน แต่ละส่วนมี
คา่ เทา่ กบั 5 mA หรือขีดละ 5 mA ดงั นนัD จงึ อ่านค่าได้ 60 + 5 = 65 mA

ตัวอย่างท+ี 2.15 จากรูปท)ี 2.35 จงอา่ นคา่ กระแสไฟฟา้ ทวี) ดั ได้

DC
MILLIAMPERES

รูปท+ี 2.35หน้าปัดสเกลของมิลลแิ อมมเิ ตอร์ย่านวดั 50 mA
จากรูปท)ี 2.35 อ่านค่าได้ 18 mA อธบิ ายได้คอื ระหว่างเลข 10 ไป 20 แบง่ ออกเป็น 10 ส่วนแตล่ ะสว่ นมี
ค่าเทา่ กบั 1 mA หรือขดี ละ 1 mA ดงั นนัD จึงอา่ นค่าได้ 10 + 8 = 18 mA
ตวั อย่างท+ี 2.15 จากรูปท)ี 2.36 จงอ่านค่ากระแสไฟฟ้าที)วัดได้ เม)ือนําแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

ไปวดั กระแสไฟฟ้า

รูปท+ี 2.36 แสดงตําแหน่งท+ีเขม็ ชขีF องแอมมเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

วิธอี ่าน ยา่ น 0–2.5 mA อา่ นคา่ ได้ = 1.10 mA
ย่าน 0–25 mA อา่ นคา่ ได้ = 11.0 mA
ย่าน 0–250 mA อา่ นค่าได้ = 110 mA ตอบ

ตัวอย่างท+ี 2.16 จากรูปท)ี 2.37 จงอ่านค่ากระแสไฟฟ้าที)วัดได้ เมื)อนําแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง
ไปวดั กระแสไฟฟ้า

วธิ ีอ่าน รูปท+ี 2.37แสดงตาํ แหน่งทเ)ี ขม็ ชขี D องแอมมเิ ตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง

ยา่ น 0–2.5 mA อา่ นคา่ ได้ = 1.65 mA ตอบ
ย่าน 0–25 mA อ่านคา่ ได้ = 16.5 mA
ย่าน 0–250 mA อ่านค่าได้ = 165 mA

สรุปสาระสําคัญ
1. การดดั แปลงดาร์สนั วาลมิเตอร์ให้เป็นโวลต์มิเตอร์ทาํ ได้โดยการเพ)ิมตวั ต้านทางอนั ดบั ตอ่ อนั ดบั ร่วมกบั ดาร์

สนั วาลมิเตอร์หรือต้องการดดั แปลงให้โวลตม์ เิ ตอร์วัดแรงดนั ไฟฟา้ ได้สงู ขึนD ตวั ต้านทานอนั ดบั ทําหน้าที)จํากดั จํานวน
กระแสไฟฟ้าทไ)ี หลผ่านเข้าโวลต์มิเตอร์ไม่เกนิ กว่าค่ากระแสไฟฟา้ เดิมทีม) ิเตอร์ทนได้การปรับเปลยี) นค่าความต้านทาน
ของตวั ต้านทานอนั ดบั ทําให้โวลต์มิเตอร์สามารถวดั ปริมาณแรงดนั ไฟฟา้ ได้เปล)ยี นไปการคํานวณค่าต่างๆ ของโวลต์

มเิ ตอร์คํานวณได้จากสตู ร EFS = IFS (RS + RM)

RS = E FS – RM
I FS

การต่อโวลต์มิเตอร์วัดค่าแรงดันไฟฟ้าในวงจร โวลต์มิเตอร์ต้องต่อขนานกับวงจรไฟฟ้าเสมอการวัด
แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงนนัD ขณะต่อโวลตม์ เิ ตอร์คร่อมจุดวดั ต้องคาํ นงึ ถึงขวัD โวลต์มเิ ตอร์และขวัD แรงดนั ไฟฟ้าท)ีตกคร่อม
จดุ นนัD การตอ่ วดั ขวัD ต้องตรงกนั โดยใช้หลกั ดงั นบี D วกต่อกบั บวก และลบกบั ตอ่ ลบ

ขนาดของโวลต์มิเตอร์ท)ีสร้างขนึ D มาใช้งานมีหลายขนาดการเลือกโวลต์มิเตอร์มาใช้งานต้องเลอื กย่านวดั ค่าให้
เหมาะสมกบั ปริมาณกบั กระแสไฟฟ้าทที) าํ การวดั เพือ) ใช้เขม็ ชีชD ีคD ่าในยา่ นทเี) หมาะสมไม่ตํ)าเกนิ ไปหรือสงู เกินไปเพราะ
อาจทําให้โวลต์มิเตอร์ชํารุดเสียหายได้

2. แอมมิเตอร์มโี ครงสร้างมาจากดาร์สนั วาลมเิ ตอร์ประกอบด้วยส่วนสําคญั 2 สว่ น คอื ขดลวดเคลื)อนที)แบบ
แมเ่ หล็กถาวร และตวั ต้านทานชนั ต์

3. ตวั ต้านทานชนั ต์ต่อขนานกบั ดาร์สนั วาลมิเตอร์เพ)ือขยายย่านวัดของขดลวดเคล)ือนที)แบบแม่เหล็กถาวร
เพ)ือทําเป็นแอมมเิ ตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง มี 2 วิธี คือใช้ตัวต้านทานชนั ต์แบบตัวเดยี วหรือแบบ ซิงเกิลชนั ต์ และใช้ตวั
ต้านทานแบบอาร์ตนั ทําให้แอมมเิ ตอร์สามารถวดั ปริมาณกระแสไฟฟา้ ได้เพ)มิ ขนึ D

4. แอมมิเตอร์จะต้องตอ่ อนุกรมกบั โหลดในวงจร และตอ่ ให้ถูกขวัD ถ้าตอ่ ผิดขวัD จะทาํ ให้เขม็ ตกี ลบั และเกิดการ
เสียหายได้

เ ค รื อ ง วั ด ไ ฟ ฟ า ก ร ะ แ ส ต ร ง