แผนการจัดการเรียนรู้ วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า

ก ค ำน ำ แผนการจัดการเรียนรู้รายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า รหัสวิชา 20104-2004 หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพ (ปวช.) พุทธศักราช 2562 ประเภทวิชาอุตสาหกรรม สาขาวิชาช่างไฟฟ้าก าลัง ส านักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ จัดท าขึ้นเพื่อใช้ประกอบการจัดการเรียนรู้ โดยได้มีการวิเคราะห์หน่วยการเรียนรู้ ให้ตรงกับ จุดประสงค์รายวิชา สมรรถนะรายวิชา และค าอธิบายรายวิชาของหลักสูตร โดยจัดการเรียนการสอนทั้งหมด 18 สัปดาห์ สัปดาห์ละ 4 ชั่วโมง หน่วยการเรียนรู้ แบ่งออกเป็น 12 หน่วย ประกอบด้วยเนื้อหาเกี่ยวกับ หน่วยการวัดและค่าความ คลาดเคลื่อนการวัด โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง โวลต์มิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ชนิดมาตรวัดไฟฟ้ากระแสสลับ โอห์มมิเตอร์ มัลติมิเตอร์แบบเข็ม ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ มาตรวัดก าลังไฟฟ้า ออสซิลโลสโคป และเครื่องก าเนิดสัญญาณ เป็นต้น ส าหรับรายละเอียดของแผนการจัดการเรียนรู้รายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า รหัสวิชา 20104-2004 ประกอบด้วย รายละเอียดของหลักสูตรรายวิชา ตารางก าหนดหน่วยการเรียนรู้ ตารางวิเคราะห์จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม ตารางปฏิบัติการสอน แผนการจัดการเรียนรู้ของหน่วยการเรียน สื่อที่ใช้ในการจัดการเรียนรู้ ใบงานปฏิบัติงาน ตาราง จ าแนกแบบทดสอบตามจุดประสงค์เชิงพฤติกรรม (ด้านพุทธิพิสัย) และแบบทดสอบ หวังเป็นอย่างยิ่งว่าแผนการจัดการเรียนรู้รายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า รหัสวิชา 20104-2004 ที่จัดท าขึ้นจะ เป็นประโยชน์ต่อครูผู้สอน และผู้เรียนในรายวิชานี้ และหากมีข้อเสนอแนะ ผู้จัดท าน้อมรับด้วยความยินดียิ่ง ณัฐวุฒิ เกิดศิริ

ข สารบัญ หน้า ค าน า ก สารบัญ ข รายละเอียดของหลักสูตรรายวิชา 1 ตารางก าหนดหน่วยการเรียนรู้ 1/1 ตารางวิเคราะห์จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 2 ตารางปฏิบัติการสอน 4 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 1 6 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 2 22 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 3 37 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 4 51 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 5 67 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 6 85 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 7 103 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 8 122 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 9 137 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 10 155 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 11 174 แผนการจัดการเรียนรู้หน่วยที่ 12 193 ภาคผนวก - ตารางจ าแนกแบบทดสอบตามจุดประสงค์เชิงพฤติกรรม (ด้านพุทธิพิสัย) - แบบทดสอบ

รายละเอียดของหลักสูตรรายวิชา รหัสวิชา 20104-2004 วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ทฤษฎี 1 ชั่วโมง/สัปดาห์ปฏิบัติ 3 ชั่วโมง/สัปดาห์จ านวน 2 หน่วยกิต จุดประสงค์รายวิชา 1. เพื่อให้รู้ เข้าใจโครงสร้าง หลักท างานของเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดต่างๆ 2. เพื่อให้มีทักษะการต่อ และอ่านค่าที่ได้จากการวัด ของเครื่องมือวัดไฟฟ้าชนิดต่างๆ 3. เพื่อให้เจตคติและกิจนิสัยที่ดีในการปฏิบัติงาน มีความละเอียดรอบคอบ ปลอดภัย เป็นระเบียบ สะอาด ตรงต่อเวลา มีความซื่อสัตย์และมีความรับผิดชอบ สมรรถนะรายวิชา 1. แสดงความรู้เกี่ยวกับหลักการท างานของเครื่องวัดชนิดต่างๆ 2. ปฏิบัติการหาค่าความคลาดเคลื่อนการวัด 3. ใช้งาน โอห์มมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ แอมป์มิเตอร์ มัลติมิเตอร์ วัตต์มิเตอร์ กิโลวัตต์อาวร์มิเตอร์ ดิจิตอลมิเตอร์ ออสซิลโลสโคป ค าอธิบายรายวิชา ศึกษาและปฏิบัติเกี่ยวกับหน่วยการวัด ค่าความคลาดเคลื่อนการวัด งานการต่อใช้งาน การอ่านค่า โวลต์มิเตอร์ แอมมิเตอร์ โอห์มมิเตอร์และเครื่องวัดความต้านทานแบบบริดจ์ วัตต์มิเตอร์ กิโลวัตต์ฮาวมิเตอร์ ออสซิลโลสโคป และเครื่องมือวัดไฟฟ้าชนิดอื่นๆ ทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ การขยายย่านวัด ค่าความคลาดเคลื่อนและการบ ารุงรักษา 1

ตารางก าหนดหน่วยการเรียนรู้ รหัสวิชา 20104-2004 วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ทฤษฎี 1 ชั่วโมง/สัปดาห์ปฏิบัติ 3 ชั่วโมง/สัปดาห์จ านวน 2 หน่วยกิต สัปดาห์ที่ เวลาสอน (ชม.) หน่วยการเรียนรู้ กิจกรรมการ เรียนการสอน สื่อ/แหล่ง การเรียนรู้ การวัดและ ประเมินผล 1 4 บทที่ 1 หน่วยการวัดและ ค่าความคลาดเคลื่อนการ วัด -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 2 4 บทที่ 2 โครงสร้าง มาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง -บรรยาย -อภิปราย - ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 3-4 8 บทที่ 3 แอมมิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรง -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 5-6 8 บทที่ 4 โวลต์มิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรง -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 7 4 บทที่ 5 โวลต์มิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับ -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 8 4 บทที่ 6 ชนิดมาตรวัด ไฟฟ้ากระแสสลับ -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 9-10 8 บทที่ 7 โอห์มมิเตอร์ -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 1/1

ตารางก าหนดหน่วยการเรียนรู้ รหัสวิชา 20104-2004 วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ทฤษฎี 1 ชั่วโมง/สัปดาห์ปฏิบัติ 3 ชั่วโมง/สัปดาห์จ านวน 2 หน่วยกิต สัปดาห์ที่ เวลาสอน (ชม.) หน่วยการเรียนรู้ กิจกรรมการ เรียนการสอน สื่อ/แหล่ง การเรียนรู้ การวัดและ ประเมินผล 11 4 บทที่ 8 มัลติมิเตอร์ แบบเข็ม -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 12-13 8 บทที่ 9 ดิจิตอลมัลติ มิเตอร์ -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 14-15 8 บทที่ 10 มาตรวัด ก าลังไฟฟ้า -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 16-17 8 บทที่ 11 ออสซิลโลสโคป -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 18 4 บทที่ 12 เครื่องก าเนิด สัญญาณ -บรรยาย -อภิปราย -ทดลอง หนังสือ/PPT - ใบงาน - แบบฝึกหัด 1/2

ตารางวิเคราะห์จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม (ด้านพุทธิพิสัย) รหัสวิชา 20104-2004 วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ทฤษฎี 1 ชั่วโมง/สัปดาห์ปฏิบัติ 3 ชั่วโมง/สัปดาห์จ านวน 2 หน่วยกิต พุทธิพิสัย หน่วย ความรู้-จ า ความ เข้าใจ การ น าไปใช้ การ วิเคราะห์ การ สังเคราะห์ การ ประเมินค่า รวม หน่วยที่ 1 2 3 2 - - - 7 หน่วยที่ 2 2 3 2 - - - 7 หน่วยที่ 3 2 3 3 - - - 8 หน่วยที่ 4 2 3 3 - - - 8 หน่วยที่ 5 2 3 2 - - - 7 หน่วยที่ 6 5 - 2 - - - 7 หน่วยที่ 7 2 3 3 - - - 8 หน่วยที่ 8 3 2 2 - - - 7 หน่วยที่ 9 3 2 2 - - - 7 หน่วยที่ 10 3 2 3 - - - 8 หน่วยที่ 11 2 3 2 - - - 7 หน่วยที่ 12 1 4 3 - - - 8 รวม 29 31 29 - - - 89 การวัดผลการเรียนรู้ตามจุดประสงค์เชิงพฤติกรรม - ความรู้-จ า และ ความเข้าใจ ตามแบบทดสอบ - การน าไปใช้ ตามใบงานปฏิบัติงาน 2

ตารางวิเคราะห์จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม (ด้านทักษะพิสัย) รหัสวิชา 20104-2004 วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ทฤษฎี 1 ชั่วโมง/สัปดาห์ปฏิบัติ 3 ชั่วโมง/สัปดาห์จ านวน 2 หน่วยกิต การวัดผลการเรียนรู้ตามจุดประสงค์เชิงพฤติกรรม - ตามใบงานปฏิบัติงาน ทักษะพิสัย หน่วย การ เลียนแบบ การลงมือ ปฏิบัติ ความ ถูกต้อง ความ ชัดเจนใน การปฏิบัติ ความเป็น ธรรมชาติ รวม หน่วยที่ 1 - - - - - - หน่วยที่ 2 - - - - - - หน่วยที่ 3 - - 1 - - 1 หน่วยที่ 4 - - 1 - - 1 หน่วยที่ 5 - - 1 - - 1 หน่วยที่ 6 - - 1 - - 1 หน่วยที่ 7 - - 3 - - 3 หน่วยที่ 8 - - 3 - - 3 หน่วยที่ 9 - - 3 - - 3 หน่วยที่ 10 - - 4 - - 4 หน่วยที่ 11 - - 4 - - 4 หน่วยที่ 12 - - 3 - - 3 รวม - - 24 - - 24 3

ตารางปฏิบัติการสอน รหัสวิชา 20104-2004 วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ทฤษฎี 1 ชั่วโมง/สัปดาห์ปฏิบัติ 3 ชั่วโมง/สัปดาห์จ านวน 2 หน่วยกิต สัปดาห์ที่ หน่วยที่ เวลา (นาที) 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 1 1. หน่วยการวัดและ ค่าความ คลาดเคลื่อนการวัด 2 2. โครงสร้างมาตร วัดไฟฟ้ากระแสตรง 3 3. แอมมิเตอร์ไฟฟ้า กระแสตรง 4 5 4. โวลต์มิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสตรง 6 7 5. โวลต์มิเตอร์ ไฟฟ้ากระแสสลับ 8 6. ชนิดมาตรวัด ไฟฟ้ากระแสสลับ 9 7. โอห์มมิเตอร์ 10 4

ตารางปฏิบัติการสอน รหัสวิชา 20104-2004 วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ทฤษฎี 1 ชั่วโมง/สัปดาห์ปฏิบัติ 3 ชั่วโมง/สัปดาห์จ านวน 2 หน่วยกิต สัปดาห์ที่ หน่วยที่ เวลา (นาที) 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 11 8. มัลติมิเตอร์ แบบเข็ม 12 9. ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ 13 14 10. มาตรวัด ก าลังไฟฟ้า 15 16 11. ออสซิลโลสโคป 17 18 12. เครื่องก าเนิด สัญญาณ สอบปลายภาคเรียน หมายเหตุ ขั้นน าเข้าสู่บทเรียน ขั้นให้ความรู้ ขั้นประยุกต์ใช้ ขั้นสรุป 5

แผนการจัดการเรียนรู้ หน่วยที่ 1 ชื่อวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า สอนสัปดาห์ที่ 1 ชื่อหน่วย หน่วยการวัดและค่าความการเคลื่อนการวัด คาบรวม 4 ชื่อเรื่อง หน่วยการวัดและค่าความการเคลื่อนการวัด จ านวนคาบ 4 สาระส าคัญ การประชุมนานาชาติเกี่ยวกับมาตราชั่ง ตวง วัด โดยการตกลงกันก าหนดหน่วยวัดเป็นมาตรฐานขึ้นมาใหม่ เรียกว่าหน่วยวัดระบบนานาชาติ หรือหน่วยวัด SI เป็นหน่วยวัดที่ใช้บอกค่าปริมาณต่างๆ ถูกก าหนดให้เป็นหน่วย มาตรฐานสากลใช้งานร่วมกัน เกิดความสะดวกในการใช้งานสัญลักษณ์ที่บอกไว้ในงานเครื่องวัดไฟฟ้า หรือเครื่องวัด ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ มีความส าคัญต่อการท างานและการใช้งาน เพราะการท างานต่างๆ ต้องไปเกี่ยวข้องกับ สัญลักษณ์เหล่านั้น เพื่อให้สามารถท างานได้อย่างสมบูรณ์ถูกต้อง สามารถน าเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดต่างๆ ไปใช้งานได้ อย่างถูกต้องเหมาะสมเครื่องมือวัดทั่วไปจะใช้วิธีวัดทางฟิสิกส์ ส่วนเครื่องวัดไฟฟ้า หรือเครื่องวัดไฟฟ้าและ อิเล็กทรอนิกส์เป็นเครื่องมือวัดที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า มีการพัฒนาทางด้านเทคโนโลยีท าให้เครื่องวัดไฟฟ้า หรือ เครื่องวัดไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์มีความเที่ยงตรงและมีความแม่นย าในการวัดมากขึ้นค่าผิดพลาดเกิดจากสาเหตุ 3 ประการ คือ ประการแรกค่าผิดพลาดจากความประมาทเกิดจากมนุษย์เป็นผู้กระท า ประการที่สองค่าผิดพลาดของ ระบบเป็นค่าผิดพลาดเกิดจากเครื่องมือวัดเอง และประการที่สามค่าผิดพลาดที่ไม่แน่นอนเป็นค่าผิดพลาดที่เกิดขึ้น โดยไม่ทราบสาเหตุ ค าศัพท์ส าคัญ 1. เครื่องวัด (Instrument) หรือเครื่องมือวัด เป็นเครื่องมือและอุปกรณ์ส าหรับวัดหาค่า หาขนาด และ รูปร่างสัญญาณ ของปริมาณหรือการเปลี่ยนแปลงต่างๆ 2. ความแม่นย า (Precision) คือการวัดค่าซ้ าๆ กันของเครื่องมือวัด ที่แสดงค่าที่วัดได้ออกมาอยู่ในค่าที่ ก าหนดไว้เช่น ก าหนดให้มีการเปลี่ยนแปลงคงที่ค่าหนึ่ง ความแม่นย าก็คือการวัดด้วยเครื่องมือวัดที่สามารถแสดงค่า ของการวัดออกมาแตกต่างกันได้อยู่ในค่าที่ก าหนดไว้ในการวัดค่าแต่ละครั้ง 3. ความเที่ยงตรง (Accuracy) คือการวัดค่าที่เครื่องมือวัดสามารถแสดงค่าที่วัดออกมาได้ใกล้เคียงกับค่าที่ ถูกต้อง ไม่ว่าจะมีการวัดค่ากี่ครั้งก็ตาม 4. ความไว (Sensitivity) คืออัตราความเร็วในการแสดงค่าสัญญาณออกเอาต์พุต จากผลการตอบสนองของ เครื่องมือวัดที่เกิดจากอัตราการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณอินพุตที่ป้อนเข้ามาหรือผลความเร็วในการแสดงค่าที่เกิด จากการเปลี่ยนแปลงของอินพุตที่ท าการวัด 5. การแยกรายละเอียด (Resolution) คือค่าที่เครื่องมือวัดสามารถแสดงออกมาได้เมื่อน าไปวัดปริมาณที่มี การเปลี่ยนแปลงค่าไปเพียงเล็กน้อย 6

จุดประสงค์การสอน/การเรียนรู้ จุดประสงค์ทั่วไป 1. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับหน่วยการวัดระบบนานาชาติ (SI) 2. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับสัญลักษณ์ในงานเครื่องมือวัด 3. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีเครื่องมือวัด 4. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับความเที่ยงตรงและความแม่นย า 5. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับจ านวนตัวเลขที่แสดงและชนิดค่าความผิดพลาด จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. นักเรียนสามารถบอกหน่วยการวัดระบบนานาชาติ (SI) ได้ 2. นักเรียนสามานถเขียนสัญลักษณ์ในงานเครื่องมือวัดได้ 3. นักเรียนสามารถบอกความหมายของเทคโนโลยีเครื่องวัดได้ 4. นักเรียนสามารถอธิบายความแตกต่างระหว่างความเที่ยงตรงและความแม่นย าได้ 5. นักเรียนสามารถอธิบายจ านวนตัวเลขที่แสดงและชนิดค่าความผิดพลาดได้ 6. นักเรียนเห็นความส าคัญของเครื่องวัดไฟฟ้าในการปฏิบัติงาน 7

เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้ • ด้านความรู้(ทฤษฎี) 1.1 หน่วยการวัดระบบนานาชาติ(SI) ปริมาณต่างๆ เป็นปริมาณที่มีหน่วยวัดก ากับไว้เพื่อให้ทราบค่า หรือขนาดของปริมาณเหล่านั้นว่ามีมาก น้อยเพียงไร ถูกก าหนดหน่วยวัดที่แตกต่างกันไป เพื่อประโยชน์ในการจ าและท าความเข้าใจได้ง่าย หน่วยวัดที่ถูก ก าหนดมาใช้งานมีมากมายหลายมาตรฐาน หลายระบบที่แตกต่างกัน เมื่อน ามาใช้งานเกิดความยุ่งยากสับสน ไม่ สะดวกในการบอกหน่วยวัดหรือการแปลงหน่วยวัด ดังนั้นจึงได้มีการประชุมนานาชาติเกี่ยวกับมาตราชั่ง ตวง วัด โดยการตกลงกันก าหนดหน่วยมาตรฐานขึ้นมาใหม่ เรียกว่า หน่วยระบบนานาชาติ(System International Units) หรือเรียกว่า หน่วย SI (SI Units)ก าหนดให้เป็นหน่วยมาตรฐานสากลใช้งานร่วมกัน 1.2 สัญลักษณ์ในงานเครื่องมือวัด การท างานในด้านการวัดหาค่าปริมาณต่างๆ จ าเป็นต้องเข้าไปเกี่ยวข้องกับสัญลักษณ์มากมายหลายชนิด รวมถึงในงานด้านไฟฟ้าและด้านอิเล็กทรอนิกส์สัญลักษณ์เหล่านี้มีความส าคัญต่อการท างาน เพื่อให้สามารถท างาน ได้อย่างสมบูรณ์ถูกต้อง และสามารถน าเครื่องมือวัดชนิดต่างๆ ไปใช้งานได้อย่างถูกต้องเหมาะสม 1.3 เทคโนโลยีเครื่องมือวัด เครื่องมือวัดโดยทั่วไปจะใช้วิธีการวัดทางฟิสิกส์เพื่อหาปริมาณหรือค่าเปลี่ยนแปลง การน าเครื่องมือวัดมา ใช้งานถูกขยายขอบเขตกว้างขวางมากขึ้น เพราะการพัฒนาด้านเทคโนโลยีจากความสามารถของมนุษย์การน า เครื่องมือวัดไปใช้งาน ส่วนมากจะเป็นการหาค่าปริมาณต่างๆ ที่ไม่ทราบค่า นิยามของเครื่องมือวัดอาจกล่าวได้ว่า คือ “อุปกรณ์ที่ใช้ส าหรับวัดหาค่า หาขนาด หรือจ านวนของปริมาณต่างๆ ที่เปลี่ยนแปลงไป” เครื่องมือวัดที่มีไฟฟ้าร่วมท างาน หรือมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เข้ามาเป็นส่วนประกอบของเครื่องมือวัด เป็นเครื่องมือวัดที่ถูกพัฒนาขึ้นมาใหม่ตามเทคโนโลยีโดยมีส่วนประกอบของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์มาประกอบรวมกัน ส าหรับน าไปใช้งานในการวัดปริมาณต่างๆ ท าให้เครื่องมือวัดชนิดนี้มี ส่วนประกอบและโครงสร้างแตกต่างไปจากเครื่องมือวัดพื้นฐานทั่วไปที่ใช้วิธีการวัดทางฟิสิกส์เพราะเวลาท างาน จะต้องมีไฟฟ้าเข้าไปเกี่ยวข้องด้วยเสมอ ท าให้เครื่องมือวัดชนิดนี้มีความถูกต้องแม่นย าในการวัดสูง และช่วยอ านวย ความสะดวกในการวัดค่ามากขึ้น เช่น แสดงผลการวัดออกมาด้วยเข็มชี้หรือแสดงผลการวัดออกมาเป็นตัวเลขอ่าน ค่าได้โดยตรง เป็นต้น ลักษณะเครื่องมือวัดที่ใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ร่วมท างาน เมื่อเทคโนโลยีเจริญขึ้น ความต้องการเครื่องมือวัดที่วัดได้ละเอียดและเที่ยงตรงมีมากขึ้นท าให้ผลิตภัณฑ์ ทางเครื่องมือวัดชนิดใหม่ๆ ถูกพัฒนาขึ้นมาใช้งานมีทั้งรูปแบบ และการใช้งานอย่างกว้างขวางมากขึ้น การน า เครื่องมือวัดเหล่านี้ไปใช้งาน สิ่งที่จ าเป็นต่อการใช้งานคือ จะต้องเข้าใจหลักการท างาน หลักการใช้งาน และ จ าเป็นต้องอ่านคู่มือการใช้งานให้เข้าใจก่อนการน าเครื่องมือวัดไปใช้งานเสมอ เพื่อให้สามารถใช้งานได้อย่างถูกต้อง เหมาะสมกับเครื่องมือวัดแต่ละชนิด หรือแต่ละประเภท นิยาม ความหมาย และค าจ ากัดความต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับเครื่องมือวัด มีดังนี้ 1. เครื่องวัด (Instrument) หรือเครื่องมือวัด เป็นเครื่องมือและอุปกรณ์ส าหรับวัดหาค่า หาขนาด และ รูปร่างสัญญาณ ของปริมาณหรือการเปลี่ยนแปลงต่างๆ 2. ความแม่นย า (Precision) คือการวัดค่าซ้ าๆ กันของเครื่องมือวัด ที่แสดงค่าที่วัดได้ออกมาอยู่ในค่าที่ ก าหนดไว้เช่น ก าหนดให้มีการเปลี่ยนแปลงคงที่ค่าหนึ่ง ความแม่นย าก็คือการวัดด้วยเครื่องมือวัดที่สามารถแสดง 7 8

ค่าของการวัดออกมาแตกต่างกันได้อยู่ในค่าที่ก าหนดไว้ในการวัดค่าแต่ละครั้ง 3. ความเที่ยงตรง (Accuracy) คือการวัดค่าที่เครื่องมือวัดสามารถแสดงค่าที่วัดออกมาได้ใกล้เคียงกับค่าที่ ถูกต้อง ไม่ว่าจะมีการวัดค่ากี่ครั้งก็ตาม 4. ความไว (Sensitivity) คืออัตราความเร็วในการแสดงค่าสัญญาณออกเอาต์พุต จากผลการตอบสนอง ของเครื่องมือวัดที่เกิดจากอัตราการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณอินพุตที่ป้อนเข้ามาหรือผลความเร็วในการแสดงค่าที่ เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอินพุตที่ท าการวัด 5. การแยกรายละเอียด (Resolution) คือค่าที่เครื่องมือวัดสามารถแสดงออกมาได้เมื่อน าไปวัดปริมาณที่ มีการเปลี่ยนแปลงค่าไปเพียงเล็กน้อย 6. ค่าผิดพลาด (Error) คือค่าที่เปลี่ยนแปลงไปจากค่าที่ถูกต้องของการวัดปริมาณต่างๆเทคนิคเฉพาะที่ น ามาใช้เพื่อท าให้ค่าความคลาดเคลื่อนหรือค่าผิดพลาดต่ าสุด วิธีหนึ่งคือโดยการท าให้เครื่องมือวัดมีความแม่นย า เช่น ควรมีการบันทึกค่าอย่างต่อเนื่อง โดยการสังเกตจากการวัดและบันทึกค่าไว้หลายๆ ครั้งจนแน่ใจ และควรใช้ เครื่องมือวัดตัวเดียวในการวัดค่าในวงจร โดยใช้วิธีย้ายต าแหน่งของเครื่องมือวัดในการวัดค่าต่างๆ ในวงจร ดีกว่า การใช้เครื่องมือวัดหลายตัว วัดค่าและแสดงผลการวัดแต่ละต าแหน่งในวงจรที่ท าการวัดวงจรเดียวกัน การปฏิบัติ ดังกล่าวถือว่าเป็นเทคนิคอันหนึ่ง ในการเพิ่มความเที่ยงตรงของการวัดได้มากขึ้นแม้ว่าจะใช้เทคนิคการคอยสังเกตดู เพื่อเพิ่มความแม่นย าของเครื่องมือวัด และโดยการลดค่าผิดพลาดจากสิ่งแวดล้อม หรือความคลาดเคลื่อนจากการ สุ่มตัวอย่าง สิ่งต่างๆ เหล่านี้ก็ไม่สามารถช่วยลดความผิดพลาดที่เกิดขึ้นได้เพราะความผิดพลาดดังกล่าวยังเกิดขึ้น ได้จากสาเหตุอื่นๆ อีกหลายสาเหตุ 1.4 ความเที่ยงตรงและความแม่นย า ความเที่ยงตรงและความแม่นย าจะเป็นค่าที่แสดงให้ทราบถึงเครื่องมือวัดที่ผลิตขึ้นมาใช้งานมีคุณภาพและ ประสิทธิภาพมากน้อยเพียงไร ค่าความเที่ยงตรงจะบอกให้ทราบถึงค่าปริมาณต่างๆ ที่วัดได้ว่ามีค่าใกล้เคียงค่าที่ ถูกต้องเท่าไร ส่วนค่าความแม่นย าจะบอกให้ทราบถึงค่าปริมาณต่างๆ ที่วัดได้จากกลุ่มเครื่องมือวัดที่ใช้งาน หรือ กลุ่มเครื่องมือวัดที่ใช้ทดสอบการท างานการเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างความเที่ยงตรง กับความแม่นย า แสดงดังตัวอย่างเช่น โวลต์มิเตอร์2 ตัว ผลิตมาเหมือนกันและรุ่นเดียวกัน น ามาเปรียบเทียบกัน โวลต์มิเตอร์ทั้งคู่ เป็นชนิดเข็มชี้ปลายแบน ที่สเกลมีกระจกสะท้อน เพื่อหลีกเลี่ยงความผิดพลาดจากตามองเข็มชี้ผ่านสเกลผิด ต าแหน่ง หรือเกิดการเหลื่อม (Parallax) โวลต์มิเตอร์ทั้งสองได้รับการปรับแต่งสเกลมาอย่างถูกต้องเหมือนกัน สามารถอ่านค่าได้แม่นย าเหมือนกัน แต่ถ้าเกิดค่าความต้านทานที่ต่ออนุกรมในตัวโวลต์มิเตอร์ตัวหนึ่งเปลี่ยนแปลง ไป การวัดค่าและการแสดงค่าของโวลต์มิเตอร์ตัวนั้นจะเกิดค่าผิดพลาดมากขึ้น ซึ่งจะเป็นผลให้โวลต์มิเตอร์ทั้งสอง ตัวมีความเที่ยงตรงแตกต่างกัน การหาค่าผิดพลาดของโวลต์มิเตอร์สามารถหาได้จากการน าโวลต์มิเตอร์ไปวัด เปรียบเทียบค่ากับโวลต์มิเตอร์มาตรฐาน โวลต์มิเตอร์ตัวใดวัดค่าได้แตกต่างไปจากโวลต์มิเตอร์มาตรฐานมากแสดง ว่ามีความเที่ยงตรงน้อย มีค่าผิดพลาดมาก ความแม่นย าประกอบด้วยคุณสมบัติที่ส าคัญ 2 ชนิด คือ ความเหมือนกัน (Conformity)และจ านวนตัว เลขที่แสดง (Significant Figures) ไว้ในตัวเครื่องวัดไฟฟ้าตัวนั้น ตัวอย่างเช่น ที่ตัวต้านทานตัวหนึ่งมีค่าความ ต้านทานถูกต้องเท่ากับ 1,384,572 Ω เมื่อวัดด้วยโอห์มมิเตอร์ที่เที่ยงตรงจะอ่านค่าได้เท่ากับ 1.4 M Ω ทุกครั้ง ถ้า จะถามว่าค่าที่อ่านได้ถูกต้องหรือไม่ คงจะตอบได้ล าบาก เพราะค่าที่อ่านได้จากโอห์มมิเตอร์เป็นค่าโดยประมาณ เนื่องจากสเกลที่แสดงค่าไว้นั้นไม่สามารถแสดงค่าอย่างละเอียดถูกต้องได้จะต้องแสดงค่าโดยประมาณออกมา และ ค่า 1.4 M Ω ถือว่าเป็นค่าโดยประมาณที่ใกล้เคียงค่าที่ถูกต้องมากที่สุด ถึงแม้จะอ่านค่าบนสเกลอย่างละเอียดก็ ตาม ความคลาดเคลื่อนที่เกิดขึ้นนี้เกิดจากการถูกจ ากัดค่าของสเกลที่อ่าน สิ่งนี้เรียกว่าค่าผิดพลาดจากความ แม่นย า (Precision Error) จากตัวอย่างดังกล่าวเป็นการแสดงให้เห็นว่าค่าผิดพลาดที่เกิดขึ้นนี้หลีกเลี่ยงไม่ได้แต่ 9

ไม่ใช่สิ่งที่จะมาจ ากัดความแม่นย า เพราะว่าค่าตัวเลขที่แสดงออกมาถือว่าใกล้เคียงค่าจริงเป็นค่าที่ใช้ได้จากที่กล่าว มาจะเห็นว่าค่าความแม่นย าเป็นสิ่งที่จ าเป็นของเครื่องวัดไฟฟ้า แต่ต้องแก้ไขในเรื่องของความเที่ยงตรง ในการอ่านค่าการวัดจากเครื่องวัดไฟฟ้าที่แสดงค่าไว้ผู้วัดมักจะยอมรับค่าที่เครื่องวัดไฟฟ้าแสดงไว้ซึ่งผู้วัด เองจะไม่มีโอกาสทราบได้เลยว่าค่าที่แสดงออกมานั้นถูกต้องหรือไม่ การน าไปใช้ในงานที่ต้องการความเที่ยงตรงและ ความแม่นย า จะต้องปฏิบัติงานด้วยความระมัดระวังอย่างมาก ต้องมีการควบคุมการปฏิบัติอย่างใกล้ชิด และต้องมี การปรับแต่งเครื่องวัดไฟฟ้าให้พร้อมใช้งานอยู่เสมอ การวัดค่าจะต้องปฏิบัติตามเทคนิคและล าดับขั้นตอนการวัดค่า เครื่องวัดไฟฟ้าที่น ามาใช้งานต้องสมบูรณ์ถูกต้อง ไม่เกิดความผิดพลาด ผู้วัดต้องแน่ใจว่าการปรับแต่งค่าต่างๆ ของ เครื่องวัดไฟฟ้ามีความถูกต้อง และจ าเป็นต้องปรับเปรียบเทียบอีกครั้งโดยปรับเทียบกับเครื่องวัดไฟฟ้ามาตรฐาน อิทธิพลและการรบกวนต่างๆ จากภายนอกจะต้องไม่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของเครื่องวัดไฟฟ้า ผลการวัดที่ได้จึง เกิดความเที่ยงตรงและความแม่นย า 1.5 จ านวนตัวเลขที่แสดง การแสดงความแม่นย าของเครื่องมือวัด จะหาได้จากจ านวนของตัวเลขที่แสดงซึ่งผลที่ได้จะเป็นเครื่องแสดง ให้ทราบว่ามีความถูกต้องมากน้อยเพียงไร จ านวนตัวเลขที่แสดงจะเป็นตัวบอกข้อมูลที่แท้จริงในการพิจารณาขนาด และความแน่นอนในการวัดปริมาณต่างๆ จ านวนตัวเลขที่แสดงจะมีความส าคัญมากกว่าความแม่นย าของเครื่องมือ วัด ตัวอย่างเช่น ตัวต้านทานตามข้อก าหนดใช้ค่าความต้านทาน 68 Ω ความต้านทานที่ใช้ใกล้เคียง 68 Ω อาจเป็น 67 Ω หรือ 69 Ω ถ้าค่าความต้านทานบอกค่าไว้68.0 Ω นั่นหมายถึงค่าความต้านทาน 68.0 Ω มีค่า ใกล้เคียงมากกว่าค่าความต้านทาน 67.9 Ω หรือ 68.1Ω ค่าความต้านทาน 68 Ω จ านวนตัวเลขที่แสดงไว้2 หลัก ส่วนค่าความต้านทาน 68.0 Ω จ านวนตัวเลขที่แสดงไว้3 หลัก จะเห็นได้ว่าจ านวนตัวเลขที่แสดงไว้แบบหลัง จะ บอกถึงค่าการวัดของเครื่องมือวัดที่มีค่าความแม่นย ามากกว่าแบบแรก อย่างไรก็ตาม จ านวนหลักของตัวเลขทั้งหมด ไม่อาจแทนความเที่ยงตรงของเครื่องมือวัดได้บ่อยครั้งเลข ศูนย์จ านวนมากๆ ที่ใส่ไว้ก่อนจุดทศนิยม ใช้เป็นค่าประมาณส าหรับจ านวนประชากร หรือผลรวมของจ านวนเงิน ดังตัวอย่างเช่น ประชากรของเมืองๆ หนึ่งถูกบันทึกค่าไว้ด้วยเลข 6 หลัก คือ 380,000 นี่ถือว่าเป็นค่าที่ถูกต้องของ ประชากร มีค่าอยู่ระหว่าง 379,999และ 380,001 ซึ่งเป็นจ านวนตัวเลขทั้งหมด 6 หลัก อย่างไรก็ตามค่าดังกล่าวก็ คือจ านวนประชากรที่มีค่าใกล้เคียง380,000 มากกว่า 370,000 หรือ 390,000 ดังนั้น ในการบอกค่าจ านวนประชากรควรบอกจ านวนตัวเลขที่แสดงค่าไว้ในจ านวนตัวเลขมากๆจ านวนตัวเลขที่มี หลายหลัก ควรเลือกใช้วิธีใส่เลขยกก าลังสิบเข้ามาช่วย เช่น 38 x 104หรือ 3.8 x 105 ถือว่าเป็นค่าแสดงจ านวน ประชากรที่มีความเที่ยงตรงเหมือนกันทั้งสองค่า เพราะไม่แน่ใจว่าการใส่เลขศูนย์ที่อยู่ด้านซ้ายจุดทศนิยมจ านวน มาก อาจเป็นเหตุให้เกิดความผิดพลาดขึ้นได้จากจ านวนเลขศูนย์ที่ใส่ไม่ครบ ดังนั้นจึงท าให้หมดไปโดยเครื่อง หมายเลขยกก าลังของสิบเขียนแทนจ านวนศูนย์ ในการบันทึกค่าซ้ าๆ กันของเครื่องมือวัด ด้วยจ านวนเลขที่เราแน่ใจว่าใกล้ค่าที่ถูกต้องดังตัวอย่างในการอ่านโวลต์ มิเตอร์ค่าแรงดันไฟฟ้าอ่านออกมาได้117.1 V ค่านี้เป็นค่าแรงดันที่บอกค่าด้วยโวลต์มิเตอร์อ่าออกมาโดยผู้ใช้ โวลต์มิเตอร์จะถือว่าเป็นค่าโดยประมาณที่ใช้ได้ซึ่งค่าจริงอาจมีค่าใกล้เคียงค่าที่อ่านได้117.1 V เป็น 117.0 V หรือ 117.2 V การแสดงผลลัพธ์ในวิธีการอื่นๆ โดยแสดงออกมาในลักษณะย่านของค่าผิดพลาดที่เป็นไปได้เช่น แรงดันไฟฟ้าดังกล่าวอาจเขียนใหม่เป็น 117.1± 0.05 V เป็นการแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าระหว่าง 117.05 Vและ 117.15 V เป็นต้น 10

จ านวนตัวเลขของการวัด ขึ้นอยู่กับการวัดทดสอบหลายๆ ครั้ง และเลือกค่าค าตอบที่ถูกต้องที่สุด ผลที่ได้ จากการอ่านค่าควรเป็นวิธีทางคณิตศาสตร์ด้วยค่าผิดพลาดที่เป็นไปได้จากค่าที่เปลี่ยนแปลงไปหลายๆ ค่า ซึ่งจะ อธิบายด้วยตัวเลขค่าต่างๆ ที่แสดงออกมา 1.6 ชนิดค่าผิดพลาด ไม่มีเครื่องมือวัดใดๆ ที่สามารถวัดค่าได้ถูกต้องเที่ยงตรงอย่างสมบูรณ์แบบ โดยไม่เกิดข้อผิดพลาด ค่า ผิดพลาดของเครื่องมือวัดถือว่าเป็นค่าปกติของการวัด ดังนั้นการค้นหาหรือศึกษาค่าผิดพลาดของเครื่องมือวัด จะ เป็นส่วนช่วยให้เครื่องมือวัดต่างๆ มีความเที่ยงตรงมากขึ้น และสามารถแก้ไขให้ค่าผิดพลาดต่างๆ ลดลงได้จากนั้น จึงมาเพิ่มความเที่ยงตรงในการวัดให้มากขึ้น ค่าผิดพลาดเกิดจากสาเหตุส าคัญ 3 ประการ คือ 1. ค่าผิดพลาดจากความประมาท (Gross Errors) ส่วนมากจะเป็นค่าผิดพลาดที่เกิดจากการกระท าของ มนุษย์เช่น จากการใช้เครื่องมือวัดที่ไม่เหมาะสม การอ่านค่าจากเครื่องมือวัดการปรับแต่งที่ผิดพลาด หรือจากการ ค านวณค่าผิดพลาด เป็นต้น 2. ค่าผิดพลาดของระบบ (Systematic Errors) เป็นข้อบกพร่องของเครื่องมือวัดเอง เช่นบกพร่องใน ส่วนประกอบบางส่วนของเครื่องมือวัด จากผลการเตรียมเครื่องมือวัดที่ไม่เหมาะสมกับการใช้งาน หรือเครื่องมือวัด ไม่พร้อมในการใช้งาน เป็นต้น 3. ค่าผิดพลาดที่ไม่แน่นอน (Random Errors) เป็นค่าผิดพลาดที่ไม่สามารถทราบที่มาได้เพราะค่า ผิดพลาดที่เกิดขึ้นเปลี่ยนแปลงไปจากเดิมตลอดเวลาขณะใช้งาน และเปลี่ยนแปลงไปจากส่วนประกอบของระบบ เครื่องมือวัด ค่าผิดพลาดต่างๆ ที่เกิดขึ้น ย่อมท าให้เครื่องมือวัดหรือการวัดค่าเกิดความผิดพลาดส่งผลต่อความเที่ยงตรง และความแม่นย าที่ลดลง สิ่งที่ต้องแก้ไขคือ ต้องพยายามลดค่าผิดพลาดเหล่านี้ให้น้อยลง หรือก าจัดให้หมดไป 1.6.1 ค่าผิดพลาดจากความประมาท ค่าผิดพลาดนี้เกิดจากมนุษย์เป็นผู้กระท าเอง ไม่ว่าจะเป็น การใช้งานไม่ถูกต้องการอ่านค่าไม่ถูกต้อง การ บันทึกค่าไม่ถูกต้อง และการค านวณค่าไม่ถูกต้อง มีผลต่อการวัดค่าด้วยเครื่องมือวัดทั้งสิ้น สิ่งเหล่านี้มนุษย์ต้องเข้า ไปเกี่ยวข้องโดยตรง และไม่สามารถหลีกเลี่ยงค่าผิดพลาดเหล่านี้ได้ถึงแม้จะใช้ความระมัดระวังในการใช้เครื่องมือ วัดก็ตาม จึงต้องพยายามทดลองฝึกหัดการใช้เครื่องมือวัดให้ถูกต้อง ก่อนการใช้งานจริง เพราะค่าความผิดพลาด เหล่านี้จะเกิดขึ้นได้ง่าย จึงควรพยายาม ประการแรกของความผิดพลาดนี้บ่อยครั้งเกิดจากผู้เริ่มใช้เครื่องมือวัดใหม่ ซึ่งใช้งานไม่ถูกต้อง อ่านค่าไม่ ถูกต้อง หรือใช้เครื่องไม่เหมาะสมกับงาน การวัดค่าจะเปลี่ยนแปลงไปในทางที่ดีขึ้นถ้าใช้เครื่องมือวัดที่เหมาะสมกับ งาน ดังนั้นการฝึกหัดการวัด หรือฝึกปฏิบัติงานอย่างสม่ าเสมอย่อมจะท าให้การใช้งานของเครื่องมือวัดมีความ ถูกต้องมากขึ้น ค่าผิดพลาดที่เกิดขึ้น ส่วนมากมีสาเหตุมาจากความประมาท และความไม่ช านาญในการใช้ของผู้ใช้เช่น อ่านค่าจากเครื่องมือวัดไม่ถูกต้อง บันทึกค่าไม่ถูกต้องจากค่าที่อ่านได้หรือปรับแต่งเครื่องมือวัดก่อนการใช้งานไม่ ถูกต้อง เป็นต้น สิ่งเหล่านี้เป็นสาเหตุท าให้เกิดความผิดพลาดขึ้นได้ ค่าผิดพลาดจากความประมาทนี้ไม่สามารถจะน าไปใช้ค านวณทางคณิตศาสตร์ได้ดังนั้นควรหลีกเลี่ยง และเอาใจใส่ในการอ่านค่า การบันทึกค่าผลของการวัด การปฏิบัติงานให้ถูกต้อง ต้องท าการทดลองและจดบันทึก ค่าไว้หลายๆ ครั้ง น ามาเปรียบเทียบกันเพื่อหาค่าความแตกต่างที่เกิดขึ้น ค่าที่ถูกต้องไม่ได้เกิดขึ้นจากการวัดค่าเพียง ครั้งเดียว แต่ต้องวัดและอ่านค่าอย่างน้อย 2 – 3 ครั้ง น าค่าที่วัดได้มาสรุปผล การวัดค่าในแต่ละครั้งควรมีการตัด 11

ต่อแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่จ่ายให้วงจรด้วยทุกครั้ง ในกรณีที่มีการฝึกปฏิบัติงานมากกว่าหนึ่งคน จะต้องช่วยกันวัดและ ช่วยกันอ่านค่า เพื่อให้ค่าที่อ่านได้มีความถูกต้องที่สุด 1.6.2 ค่าผิดพลาดของระบบ ค่าผิดพลาดของระบบที่พบได้บ่อยในการท างานและปฏิบัติงาน แบ่งตามความแตกต่างออกได้2 ประเภท คือ 1. เครื่องมือผิดพลาด (Instrumental Errors) เกิดจากข้อบกพร่องของเครื่องมือวัดเอง มาจากโครงสร้าง ของระบบและกลไกในเครื่องมือวัดเอง เช่น เครื่องมือวัดบางชนิดขณะท างานมีกลไกบางส่วนเคลื่อนไหว เกิดการ เสียดสีขึ้นในส่วนเคลื่อนไหวนั้น เป็นสาเหตุท าให้การแสดงค่าเกิดความผิดพลาดได้ยิ่งเครื่องมือวัดที่มีอายุการใช้ งานยาวนาน ส่วนประกอบต่างๆ เกิดความสึกหลอ หย่อนยาน หรือเกิดจากความเสื่อมของอุปกรณ์ประกอบร่วม เป็นผลท าให้เกิดความผิดพลาด เครื่องมือวัดปรับแต่งผิดพลาด ตั้งย่านวัดไม่เหมาะสม ไม่ได้ปรับเครื่องมือวัดให้ พร้อมใช้งาน การลดผลกระทบที่เกิดจากเครื่องมือผิดพลาด โดยการน าเครื่องมือวัดไปปรับเทียบมาตรฐาน ให้ เครื่องมือวัดอยู่ในสภาพพร้อมใช้ ความผิดพลาดต่างๆ ของเครื่องมือวัดนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดของเครื่องมือที่ใช้ผู้ใช้จะต้องป้องกันและ ระมัดระวังในการใช้งาน การปรับแต่งเครื่องก่อนการใช้งาน และไม่พยายามท าให้เกิดความผิดพลาดมากขึ้นในการ ใช้งาน ข้อผิดพลาดของเครื่องมือวัดอาจตรวจพบโดยวิธีตรวจสอบ การตรวจสอบอย่างสม่ าเสมอ จะสามารถตรวจ พบข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นได้วิธีที่ง่ายและรวดเร็วในการตรวจสอบเครื่องมือวัด โดยการเปรียบเทียบคุณสมบัติต่างๆ กับเครื่องมือวัดเครื่องอื่นที่มีคุณสมบัติเหมือนกัน การเลือกเครื่องมือวัดที่เหมาะสมมาใช้งาน หรือใช้วิธีตรวจสอบ ปรับเทียบความเที่ยงตรงของเครื่องมือวัดนั้นกับเครื่องมือวัดมาตรฐาน ความผิดพลาดของเครื่องมือวัด อาจจะหลีกเลี่ยงได้โดยปฏิบัติดังนี้ ปรับแต่งเครื่องมือวัดให้ได้มาตรฐาน เลือกเครื่องมือวัดให้เหมาะสมกับการใช้งานโดยเฉพาะหาเครื่องมือวัดที่เหมาะสมมาใช้งาน โดย พิจารณาจากข้อก าหนดของเครื่องมือวัด และเลือกจากค่าผิดพลาดของเครื่องมือวัดนั้นๆ 2. ค่าผิดพลาดเกิดจากสิ่งแวดล้อม (Environmental Errors) เกิดจากผลกระทบภายนอกโดยรอบ เครื่องมือวัด เช่น ผลจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิโดยรอบที่ใช้เครื่องมือวัดความชื้น ความกดดันของอากาศ สนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้าสถิต หรือเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในเครื่องมือวัดเอง เป็นต้น สาเหตุ ดังกล่าวจะท าให้คุณสมบัติของเครื่องมือวัดเปลี่ยนแปลง เช่น ความยืดหยุ่นของสปริง กลไกในการเคลื่อนที่ และ สนามไฟฟ้าหรือสนามไฟฟ้าสถิตที่เกิดขึ้นภายในเครื่องเปลี่ยนแปลง เป็นต้น จะมีผลต่อการแสดงค่าของเครื่องมือวัด รวมถึงวิธีการใช้งานและการป้องกันที่ถูกต้องจะช่วยลดผลกระทบลงได้เช่น ใช้เครื่องมือวัดในห้องปรับอากาศ มีฝา ครอบโลหะป้องกันการรบกวนจากสนามแม่เหล็กหรือสนามไฟฟ้าจากภายนอก และใช้สายวัดที่มีการชีลด์จะช่วย ป้องกันการรบกวนจากสิ่งต่างๆ ได้ช่วยลดความผิดพลาดลงได้ ค่าผิดพลาดของระบบยังสามารถแยกย่อยออกได้อีก 2 ชนิด คือ ค่าผิดพลาดที่คงที่ (Static Errors) มีสาเหตุมาจากอุปกรณ์ที่ใช้วัดถูกจ ากัดค่าหรือจากกฎข้อบังคับทาง ฟิสิกส์เป็นตัวควบคุมคุณสมบัติของเครื่องมือวัด เช่น ความผิดพลาดที่คงที่ของไมโครแอมมิเตอร์เมื่อ แรงผลักดันมากเกินไปถูกจ่ายเข้ามา จะท าให้เพลาเคลื่อนเลยไปเกินค่าการวัดได้ ค่าผิดพลาดที่เปลี่ยนแปลง (Dynamic Errors) มีสาเหตุมาจากเครื่องมือวัดไม่สามารถตอบสนองได้เร็ว พอ ตามการเปลี่ยนแปลงของการวัดค่า 12

1.6.3 ค่าผิดพลาดที่ไม่แน่นอน ค่าผิดพลาดนี้จะไม่ทราบสาเหตุที่แน่นอน และเกิดขึ้นเสมอกับระบบการท างานทั้งหมด ดังนั้นในการ ออกแบบและการทดสอบที่ดีจะช่วยให้ค่าผิดพลาดที่ไม่แน่นอนนี้เกิดขึ้นน้อยลง แม้ค่าผิดพลาดที่ไม่แน่นอนนี้ เกิดขึ้นเล็กน้อยไม่มากมาย แต่กลับเป็นสาเหตุที่ส าคัญในการใช้งานเครื่องมือวัดที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าที่ถูกแสดงค่าไว้ด้วยโวลต์มิเตอร์ซึ่งจะอ่านค่าทุกๆ ครึ่งชั่วโมง แม้ว่าโวลต์มิเตอร์ตัวนี้จะ ถูกให้ท างานในบริเวณที่มีสภาพแวดล้อมที่ดีเลิศ และมีการปรับแต่งเครื่องให้มีความเที่ยงตรงก่อนการใช้งานก็ตาม ก็จะพบว่าค่าที่อ่านออกมาได้มีการเปลี่ยนแปลงไปบ้างเล็กน้อยในการสังเกตที่เวลาต่างกัน ค่าของการเปลี่ยนแปลง นี้จะไม่สามารถหาวิธีใดมาปรับแต่ง ไม่สามารถหาวิธีใดมาควบคุม และไม่สามารถหาสาเหตุได้เนื่องจากไม่มีข้อมูล มีวิธีเดียวเท่านั้นที่จะสามารถลดค่าผิดพลาดนี้ได้คืออ่านค่าและบันทึกค่าโดยวิธีการทางสถิติหลายๆ ค่า และใช้ วิธีการหาค่าโดยน าค่าที่ได้ทั้งหมดมาเฉลี่ยออกมา ซึ่งจะได้ค่าที่ถูกต้องที่สุดจากค่าที่ท าการวัด ความถูกต้องจะ เพิ่มขึ้นเมื่อเก็บบันทึกข้อมูลจ านวนมากขึ้น 13

กิจกรรมการเรียนการสอนหรือการเรียนรู้ ขั้นตอนการสอนหรือกิจกรรมของครู ขั้นตอนการเรียนรู้หรือกิจกรรมของนักเรียน 1. ขั้นน าเข้าสู่บทเรียน (15 นาที) 1. ผู้สอนจัดเตรียมเอกสาร พร้อมกับแนะน า รายวิชา วิธีการให้คะแนนและวิธีการเรียนเรื่อง หน่วยการวัดและค่าความคลาดเคลื่อนการวัด 2. ผู้สอนแจ้งจุดประสงค์การเรียนของหน่วย เรียนที่ 1 และขอให้ผู้เรียนร่วมกันท ากิจกรรมการ เรียนการสอน 3. ผู้สอนให้ผู้เรียนอธิบายหน่วยการวัดระบบ นานาชาติ 2. ขั้นให้ความรู้(120 นาที) 1. ผู้สอนเปิด PowerPoint หน่วยที่ 1 เรื่อง หน่วยการวัดและค่าความคลาดเคลื่อนการวัดและให้ ผู้เรียนศึกษาเอกสารประกอบการสอน เครื่องวัดไฟฟ้า 2. 3. ผู้สอนและผู้เรียนร่วมกันฝึกเขียนสัญลักษณ์ ในงานเครื่องมือวัดตามที่ได้ศึกษาจาก PowerPoint 3. ขั้นประยุกต์ใช้( 60 นาที ) 1. ผู้สอนให้ผู้เรียนใบปฏิบัติงาน 1 สัญลักษณ์ เบื้องต้นในงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ 4. ขั้นสรุปและประเมินผล ( 45 นาที ) 1. ผู้สอนและผู้เรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาที่ได้เรียน ให้มีความเข้าใจในทิศทางเดียวกัน 2. ผู้สอนให้ผู้เรียนท าแบบทดสอบหน่วยที่ 1 (รวม 240 นาที หรือ 4 คาบเรียน) 1. ขั้นน าเข้าสู่บทเรียน (15 นาที) 1. ผู้เรียนเตรียมอุปกรณ์และ ฟังครูผู้สอนแนะน า รายวิชา วิธีการให้คะแนนและวิธีการเรียนเรื่อง หน่วย การวัดและค่าความคลาดเคลื่อนการวัด 2. ผู้เรียนท าความเข้าใจเกี่ยวกับจุดประสงค์การ เรียนของหน่วยเรียนที่ 1 และการให้ความร่วมมือในการ ท ากิจกรรม 3. ผู้เรียนอธิบายหน่วยการวัดระบบนานาชาติ 2. ขั้นให้ความรู้(120 นาที) 1. ผู้เรียนศึกษา PowerPoint หน่วยที่ 1 เรื่อง หน่วยการวัดและค่าความคลาดเคลื่อนการวัดและให้ ผู้เรียนศึกษาเอกสารประกอบการสอน เครื่องวัดไฟฟ้า 2. ผู้เรียนร่วมกันฝึกเขียนสัญ ลักษณ์ในงาน เครื่องมือวัดตามที่ได้ศึกษาจาก PowerPoint 3. ขั้นประยุกต์ใช้ ( 60 นาที) 1. ผู้เรียนท าใบปฏิบัติงาน 1 สัญลักษณ์เบื้องต้น ในงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ 4. ขั้นสรุปและประเมินผล ( 45 นาที ) 1. ผู้เรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาที่ได้เรียนให้มีความ เข้าใจในทิศทางเดียวกัน 2. ผู้เรียนท าแบบทดสอบหน่วยที่ 1 14

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรมการวัดผลและประเมินผล ก่อนเรียน 1. จัดเตรียมเอกสาร สื่อการเรียนการสอนหน่วยที่ 1 2. ท าความเข้าใจเกี่ยวกับจุดประสงค์การเรียนของหน่วยที่ 1 และให้ความร่วมมือในการท ากิจกรรมใน หน่วยที่ 1 ขณะเรียน 1. ใบปฏิบัติงาน 1 สัญลักษณ์เบื้องต้นในงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ 2. ร่วมกันสรุป “หน่วยการวัดและค่าความคลาดเคลื่อนการวัด” หลังเรียน 1. แบบทดสอบหน่วยที่ 1 15

สื่อ เพาเวอร์พอยส์ ที่ใช้ในการจัดการเรียนการสอนรายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า 16

สื่อ เพาเวอร์พอยส์ ที่ใช้ในการจัดการเรียนการสอนรายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า 17

สื่อ เพาเวอร์พอยส์ที่ใช้ในการจัดการเรียนการสอนรายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า 18

ใบงานปฏิบัติงาน 1 ชื่อวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ชื่อเรื่อง สัญลักษณ์เบื้องต้นในงานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ชื่อ……………………………………………………………………………………………...……ชั้น………….……เลขที่………… จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. นักเรียนเขียนสัญลักษณ์ในงานเครื่องมือวัดได้ 2. นักเรียนเห็นความส าคัญของเครื่องวัดไฟฟ้าในการปฏิบัติงาน เครื่องมือและอุปกรณ์ 1. ดินสอด า 2B 1 แท่ง 2. ยางลบ 1 ก้อน 3. ไม้บรรทัด 1 อัน ล าดับขั้นการทดลอง 1. เขียนสัญลักษณ์ในตาราง ตามความที่บอกไว้ให้ถูกต้องครบถ้วน 19

สรุปผลการปฏิบัติ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..……………… 20

แบบทดสอบหน่วยที่ 1 หน่วยการวัด และค่าความคลาดเคลื่อน วิชา 20104-2004 เครื่องวัดไฟฟ้า ค าสั่ง ให้เลือกค าตอบที่ถูกที่สุดเพียงหนึ่งตัวเลือกเท่านั้น 1. เลขยกก าลัง 6 10 มีค่าตัวเลขเท่าใด ก. 100 ข. 1,000 ค. 1,000,000 ง. 1,000,000,000 2. เครื่องมือวัดพื้นฐานทั่วไปใช้วิธีการวัดทางใด ก. ทางเทคนิค ข. ทางฟิสิกส์ ค. ทางไฟฟ้า ง. ทางแมคคานิกส์ 3. เครื่องมือวัดสามารถวัดค่าซ้ าๆ กันอยู่ในค่าที่ก าหนดไว้ แสดงว่าเครื่องมือวัดตัวนี้มีคุณสมบัติของอะไร ก. ความไว ข. ความแม่นย า ค. ความเที่ยวตรง ง. การแยกรายละเอียด 4. ข้อบกพร่องเกิดจากผลการเตรียมเครื่องมือวัดไม่เหมาะสมกับการใช้งาน เกิดจากสาเหตุใด ก. ค่าผิดพลาดของระบบ ข. ค่าผิดพลาดที่ไม่แน่นอน ค. ค่าผิดพลาดจากความแม่นย า ง. ค่าผิดพลาดจากความประมาท 5. ข้อบกพร่องเกิดจากผลการใช้เครื่องมือวัดไม่เหมาะสมกับการใช้งาน เกิดจากสาเหตุใด ก. ค่าผิดพลาดของระบบ ข. ค่าผิดพลาดที่ไม่แน่นอน ค. ค่าผิดพลาดจากความแม่นย า ง. ค่าผิดพลาดจากความประมาท 21

แผนการจัดการเรียนรู้ หน่วยที่ 2 ชื่อวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า สอนสัปดาห์ที่ 2 ชื่อหน่วย โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง คาบรวม 8 ชื่อเรื่อง โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง จ านวนคาบ 4 สาระส าคัญ การตรวจวัดปริมาณไฟฟ้าต่างๆ ไม่สามารถท าได้ด้วยประสาทสัมผัสต่างๆ ของร่างกายคน ไปสัมผัสจับต้อง โดยตรง จ าเป็นต้องอาศัยเครื่องวัดไฟฟ้าในการตรวจวัด เครื่องวัดไฟฟ้าที่สร้างมาใช้งานมี 2 ลักษณะด้วยกัน คือ วัดในลักษณะการบ่ายเบนของเข็มชี้เรียกว่า เครื่องมือวัดแอนะลอก และในลักษณะการแสดงค่าการวัดเป็นตัวเลข เรียกว่า เครื่องมือวัดดิจิตอล ค าศัพท์ส าคัญ 1. มาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current Meter) หมายถึง เครื่องวัดไฟฟ้าแบบพื้นฐานที่ถูกสร้าง ขึ้นมาใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วไป มาตรวัด (Meter) ชนิดนี้จะมีส่วนแสดงผลอยู่ในรูปของเข็มชี้บ่ายเบนไป เรียก ส่วนนี้ว่าส่วนเคลื่อนไหวของมาตรวัด (Meter Movement) จุดประสงค์การสอน/การเรียนรู้ จุดประสงค์ทั่วไป 1. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับปริมาณทางไฟฟ้าและมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง 2. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับดาร์สันวาล์มิเตอร์ 3. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับการท างานของมาตรวัดแบบเข็มชี้ 4. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแทบตึงและชนิดแกนกลางเป็นแม่เหล็ก 5. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับสาเหตุความผิดพลาดในการใช้มาตรวัด จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. นักเรียนสามารถบอกการวัดปริมาณทางไฟฟ้าและหลักการท างานมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรงได้ 2. นักเรียนสามารถอธิบายส่วนประกอบของดาร์สันวาล์มิเตอร์ได้ 3. นักเรียนสามารถอธิบายการท างานของมาตรวัดแบบเข็มชี้ได้ 4. นักเรียนสามารถบอกดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแทบตึงและชนิดแกนกลางเป็นแม่เหล็กได้ 5. นักเรียนสามารถบอกสาเหตุความผิดพลาดในการใช้มาตรวัดได้ 6. นักเรียนเห็นความส าคัญของเครื่องวัดไฟฟ้าในการปฏิบัติงาน 22

เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้ • ด้านความรู้(ทฤษฎี) 2.1 ปริมาณทางไฟฟ้า ปริมาณไฟฟ้าที่ถูกน ามาใช้งานมีด้วยกันหลายชนิด หลายรูปแบบ และหลายค่าใช้งานปริมาณไฟฟ้าเหล่านี้ ไม่สามารถใช้ประสาทสัมผัสต่างๆ ของร่างกายคน ไปสัมผัสจับต้องโดยตรงเพราะปริมาณไฟฟ้าบางชนิดอาจท าให้ เกิดอันตรายถึงพิการ หรือรุนแรงจนถึงเสียชีวิตได้และในปริมาณไฟฟ้าบางชนิดประสาทสัมผัสของคนไม่สามารถ รับรู้ได้โดยตรง การรับรู้ต้องอาศัยอุปกรณ์หรือเครื่องมือช่วยในการวัดแสดงค่าออกมา โดยอาจมีการเปลี่ยนค่า ปริมาณไฟฟ้าเหล่านั้นไปอยู่ในรูปปริมาณในรูปอื่นๆ เช่น การเคลื่อนที่ ความร้อน แสง เสียง หรือการสั่นสะเทือน เป็นต้น เครื่องมือวัดที่ถูกสร้างขึ้นมาใช้งานในการวัดค่าปริมาณไฟฟ้าชนิดต่างๆ ถูกสร้างขึ้นในรูปเครื่องวัดไฟฟ้า (Electrical Instrument) คือ เครื่องมือวัดที่ใช้ในการวัดค่าปริมาณไฟฟ้า สามารถแสดงค่าปริมาณไฟฟ้าที่วัดได้ ออกมา พร้อมทั้งบอกหน่วยวัดของปริมาณไฟฟ้าเหล่านั้น การแสดงค่าปริมาณไฟฟ้าที่วัดออกมา แบ่งออกได้2 แบบ คือ แบบแสดงค่าการวัดออกมาในรูปของเข็มชี้บ่ายเบนไป ถูกเรียกว่าเครื่องวัดแอนะลอก (Analog Instrument) และแบบแสดงค่าการวัดออกมาในรูปของตัวเลขบอกค่าปริมาณไฟฟ้าโดยตรง ถูกเรียกว่าเครื่องวัด ดิจิตอล (Digital Instrument) 2.2 มาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง มาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current Meter) เป็นเครื่องวัดไฟฟ้าแบบพื้นฐานที่ถูกสร้างขึ้นมาใช้ งานอย่างแพร่หลายทั่วไป มาตรวัด (Meter) ชนิดนี้จะมีส่วนแสดงผลอยู่ในรูปของเข็มชี้บ่ายเบนไป เรียกส่วนนี้ว่า ส่วนเคลื่อนไหวของมาตรวัด (Meter Movement) เข็มชี้ของมาตรวัด (Pointer) ที่บ่ายเบนไป อาศัยหลักการหมุนตัวของขดลวดเคลื่อนที่(Moving Coil) ถูก วางอยู่ในสนามแม่เหล็ก (Magnetic Field) ของแม่เหล็กถาวร (PermanentMagnet) ในขณะที่มีกระแสไฟฟ้า กระแสตรงไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ มาตรวัดชนิดนี้เรียกว่ามาตรวัดชนิดขดลวดเคลื่อนที่ (Moving Coil Type Meter) เป็นมาตรวัดใช้วัดไฟฟ้ากระแสตรง(DC) เมื่อมีกระแสไฟฟ้ากระแสตรงไหลผ่านมาตรวัด เข็มชี้ของมาตรวัด จะบ่ายเบนไปแสดงค่าการวัดปริมาณไฟฟ้าออกมา มาตรวัดชนิดขดลวดเคลื่อนที่ เป็นการน าเอาหลักการท างานของสนามแม่เหล็กถาวรและสนามแม่เหล็ก ไฟฟ้ามาท างานร่วมกัน โดยอาศัยการผลักกันของสนามแม่เหล็กทั้งสองชนิดท าให้เกิดการบ่ายเบนไปของเข็มชี้ มาตรวัด โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรงเบื้องต้นประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้(S) วางไว้ ใกล้กัน ระหว่างกลางของขั้วแม่เหล็กทั้งสองมีขดลวดเคลื่อนที่พันอยู่บนแกนวางอยู่ ต่อปลายของขดลวดเคลื่อนที่ ออกมาภายนอก ใช้เป็นจุดต่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า แกนขดลวดเคลื่อนที่วางอยู่บนเดือยแหลม ท าให้ ขดลวดเคลื่อนที่สามารถหมุนเคลื่อนที่รอบตัวเองได้อย่างอิสระ เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่ ส่งผลให้ขดลวดเคลื่อนที่เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นมา ขั้ว ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แสดงออกมา ขึ้นอยู่กับลักษณะการพันขดลวดเคลื่อนที่โดยจะต้องพันขดลวดเคลื่อนที่ให้ ได้ขั้วของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา มีขั้วเหมือนกับขั้วของแม่เหล็กถาวรที่วางอยู่ใกล้ๆ เป็นผลให้สนามแม่เหล็ก ทั้งสองเกิดการผลักดันกันขึ้น 23

การบ่ายเบนไปของแท่งแม่เหล็กไฟฟ้าจะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับอ านาจแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวด อ านาจแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นน้อยบ่ายเบนไปน้อย อ านาจแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นมากบ่ายเบนไปมาก อ านาจ แม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวขึ้นอยู่กับปริมาณกระแสไฟฟ้า (I) ที่ไหลผ่านเข้าไปในขดลวด กระแสไฟฟ้า (I) ไหลมาก อ านาจแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดมาก แท่งแม่เหล็กไฟฟ้าบ่ายเบนไปมาก กระแสไฟฟ้า (I) ไหลน้อยอ านาจแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดน้อย แท่งแม่เหล็กไฟฟ้าบ่ายเบนไปน้อย 2.3 ดาร์สันวาล์มิเตอร์ มาตรวัดชนิดขดลวดเคลื่อนที่ที่สร้างมาใช้งาน เป็นมาตรวัดชนิดใช้กับไฟฟ้ากระแสตรงมีชื่อเรียกว่า ดาร์ สันวาล์มิเตอร์(D’Arsonval Meter) หรือ มาตรวัดดาร์สันวาล์และอาจเรียกว่า ส่วนเคลื่อนไหวมาตรวัด (Meter Movement) มาตรวัดชนิดนี้น าไปใช้งานได้กับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น การ จ่ายขั้วแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้มาตรวัดชนิดนี้จะต้องจ่ายให้ถูกต้องตามขั้วที่ถูกก าหนดไว้ รูปที่ 2.4 โครงสร้างและส่วนประกอบของดาร์สันวาล์มิเตอร์ จากรูปที่ 2.4 แสดงโครงสร้างและส่วนประกอบของดาร์สันวาล์มิเตอร์ส่วนประกอบที่ส าคัญมีดังนี้ 1. แม่เหล็กถาวรรูปเกือกม้า (Horseshoe Magnet) เป็นแม่เหล็กถาวรมีความเข้มของสนามแม่เหล็กสูง วางอยู่ด้านข้างทั้งสองของปลายเกือกม้า มีเส้นแรงแม่เหล็กเคลื่อนที่จากขั้วเหนือ (N) ไปขั้วใต้(S) 2. เข็มชี้เป็นเข็มชี้ของมาตรวัด ชี้ค่าที่วัดได้บนสเกลหน้าปัด แสดงค่าการวัดปริมาณไฟฟ้าออกมา 3. สปริง (Spring) เป็นขดลวดสปริง ขดเป็นวงกลมวนออกหลายวงซ้อนกัน คล้ายก้นหอยท าหน้าที่เป็นตัว ควบคุมการเคลื่อนที่ของขดลวดเคลื่อนที่ และเข็มชี้ให้อยู่ในต าแหน่งที่ถูกต้องสปริงจะถูกยึดติดร่วมกับขดลวด เคลื่อนที่และเดือยแหลมบนและล่าง แสดงดังรูปที่ 2.4 4. ตุ้มถ่วงน้ าหนัก (Counter Weight) เป็นตุ้มน้ าหนักอยู่ปลายด้านตรงข้ามกับเข็มชี้เพื่อถ่วงน าหนักเข็ม ชี้ให้เกิดความสมดุลของน้ าหนักที่ตกบนขดลวดเคลื่อนที่ 5. ขดลวดเคลื่อนที่ เป็นขดลวดที่ถูกพันอยู่บนกรอบอะลูมิเนียมสี่เหลี่ยม ที่ปลายยึดติดร่วมกับเดือยแหลม สปริง และเข็มชี้เป็นส่วนเคลื่อนที่ของมาตรวัด ซึ่งส่วนประกอบทั้งหมดถูกเรียกรวมกันว่า อาร์เมเจอร์ (Armature) 6. เดือยและรองเดือย (Pivot and Bearing) เป็นส่วนประกอบที่ต้องท างานร่วมกัน ส่วนเดือยแหลมด้าน หนึ่งยึดติดกับขดลวดเคลื่อนที่ อีกด้านหนึ่งเป็นเดือยแหลมไปสัมผัสกับรองเดือยท ามาจากทับทิม ทั้งสองส่วนอยู่ ตอนปลายของขดลวดเคลื่อนที่ ท าหน้าที่เป็นจุดหมุนของขดลวดเคลื่อนที่ ท าให้ขดลวดเคลื่อนที่สามารถบ่ายเบน ไปได้อย่างอิสระ การสัมผัสกันของเดือยและรองเดือย แสดงดังรูปที่ 2.4 (ข) 24

7. แท่งเหล็กคงที่ (Fixed Iron Core) เป็นแท่งเหล็กทรงกระบอกยึดคงที่ ถูกวางอยู่ในส่วนตอนกลางของ ขดลวดเคลื่อนที่ ช่วยควบคุมเส้นแรงแม่เหล็กที่เคลื่อนที่มาจากขั้วเหนือ (N)แท่งแม่เหล็กไปยังขั้วใต้(S) ให้อยู่ใน ต าแหน่งที่ต้องการ เพื่อช่วยควบคุมการบ่ายเบนของขดลวดเคลื่อนที่ 2.4 การท างานของมาตรวัดแบบเข็มชี้ มาตรวัดแบบเข็มชี้ถือเป็นมาตรวัดเบื้องต้นที่สามารถน าไปใช้วัดค่าปริมาณไฟฟ้า โดยอาศัย สนามแม่เหล็กผลักดันกัน ท าให้เข็มชี้บ่ายเบนไปชี้ค่าปริมาณไฟฟ้าแสดงผลออกมาบนสเกลสิ่งส าคัญในการใช้ มาตรวัดแบบเข็มชี้คือ ไฟฟ้าที่จ่ายให้ขั้วมาตรวัดต้องถูกต้องทั้งขนาดและขั้วของแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า รูปที่ 2.5 การท างานของมาตรวัดแบบเข็มชี้ จากรูปที่ 2.5 แสดงการท างานของมาตรวัดแบบเข็มชี้เมื่อน าดาร์สันวาล์มิเตอร์ไปวัดปริมาณไฟฟ้า รูปที่ 2.5 (ก) เป็นขณะไม่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้ขดลวดเคลื่อนที่ เข็มชี้ชี้ค่าที่ต าแหน่งต่ าสุด ยังไม่เกิดการท างานของมาตร วัด ส่วนรูปที่ 2.5 (ข) เป็นขณะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้ขดลวดเคลื่อนที่ ท าให้ขดลวดเคลื่อนที่เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นมา ขั้วสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นมีขั้วเหมือนกับขั้วของแม่เหล็กถาวร คือ ด้านซ้ายมือขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าเป็น ขั้วเหนือ (N) ด้านขวามือขั้วแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นขั้วใต้(S) เกิดการผลักดันกันของสนามแม่เหล็กทั้งสอง ท าให้ส่วน อาร์เมเจอร์บ่ายเบนไป การบ่ายเบนไปของอาร์เมเจอร์ขึ้นอยู่กับปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้ามา ถ้าจ่าย กระแสไฟฟ้าเข้ามาน้อย สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดน้อย อ านาจการผลักดันน้อยเกิดการบ่ายเบนไปน้อย ถ้าจ่าย กระแสไฟฟ้าเข้ามามาก สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดมาก อ านาจการผลักดันมาก เกิดการบ่ายเบนไปมาก ข้อดีของอาร์เมเจอร์ชนิดเดือยและรองเดือย 1. สเกลหน้าปัดมีขนาดเท่ากันและสม่ าเสมอ 2. ไม่มีการสูญเสียพลังงานแม่เหล็ก 3. สูญเสียก าลังไฟฟ้าขณะท าการวัดน้อย 4. เกิดกระแสไหลวนในมาตรวัดส่งผลต่อการเกิดแรงบิดเพิ่มขึ้น 5. มีอัตราส่วนแรงบิดต่อน้ าหนักสูงขึ้น 6. ความเข้มสนามแม่เหล็กภายในสูงมาก จนสนามแม่เหล็กภายนอกไม่มีผลต่อการรบกวนการ ท างาน 7. สามารถเพิ่มย่านวัดหรือดัดแปลงไปท าเป็นมาตรวัดชนิดอื่น ใช้วัดปริมาณไฟฟ้าต่างๆ ได้หลาย ชนิด 25

ข้อเสียของอาร์เมเจอร์ชนิดเดือยและรองเดือย 1. โครงสร้างบอบบางและไม่แข็งแรง ไม่สามารถรับการกระทบกระเทือนแรงๆได้เพราะมีโอกาส ท าให้เกิดการขดงอของเดือย หรือเกิดการแตกหักของรองเดือยได้ส่งผลให้มาตรวัดเกิดการช ารุดเสียหาย 2. เกิดความคลาดเคลื่อนขึ้นได้จากอายุการใช้งานของมาตรวัด เช่น ความเข้มของสนามแม่เหล็ก ถาวรเสื่อมลง สปริงเกิดการล้า หรือเดือยและรองเดือยสึกกร่อน เป็นต้น 3. จากโครงสร้างที่บอบบาง จึงจ าเป็นต้องเพิ่มเครื่องมือและอุปกรณ์ร่วมประกอบใช้งานภายใน เพื่อช่วยท าให้มาตรวัดชนิดนี้ที่มีคุณภาพและประสิทธิภาพสูงขึ้น 2.5 ดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแทบตึง ดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแถบตึง (Taut – Band Suspension) หรือเรียกสั้นๆว่า ชนิดห้อย แขวน (Suspension Type) เป็นการพัฒนามาตรวัดแบบเข็มชี้ให้มีความทันสมัยมีความทนทาน และแข็งแรง ยิ่งขึ้น เพราะจากที่กล่าวมาส่วนอาร์เมเจอร์ของดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดเดือยและรองเดือยมีความบอบบาง ช ารุด เสียหายได้ง่าย เมื่อถูกกระทบกระเทือนแรงๆ เช่น ถูกกระแทก หรือตกหล่น มีผลต่อส่วนเดือยและรองเดือยเกิด การคดงอหรือแตกหัก ส่งผลต่อมาตรวัดช ารุดเสียหาย หรือเกิดความคลาดเคลื่อน วัดปริมาณไฟฟ้าออกมา ผิดพลาด มาตรวัดชนิดห้อยแขวนนี้ได้เปลี่ยนส่วนของเดือยและรองเดือยมาเป็นแถบตึงแทน ใช้ยึดส่วนอาร์เมเจอร์ ท าให้เกิดการยืดหยุ่นในการท างานมากขึ้น สามารถรับแรงกระแทกได้ดีขึ้น เกิดความทนทานในการใช้งาน โครงสร้างของอาร์เมเจอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแถบตึง รูปที่ 2.6 โครงสร้างของอาร์เมเจอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแถบตึง จากรูปที่ 2.6 แสดงโครงสร้างของอาร์เมเจอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแถบตึง ส่วนประกอบต่างๆ คล้ายกับ มาตรวัดชนิดเดือยและรองเดือย คือ มีแม่เหล็กถาวร มีขดลวดเคลื่อนที่ มีเข็มชี้และมีแท่งเหล็กคงที่ทรงกระบอก เหมือนกัน แต่มีส่วนที่แตกต่างกันออกไปคือ ไม่มีสปริงบังคับการบ่ายเบน ไม่มีเดือยและรองเดือยใช้เป็นจุดหมุน ของอาร์เมเจอร์โดยใช้แถบตึงหรือแถบโลหะแบน (Ribbon) และแหวนสปริงยึดอาร์เมเจอร์ให้ห้อยแขวนไว้รอบ แท่งเหล็กคงที่แทน อาร์เมเจอร์จะถูกยึดให้ลอยอยู่ในสนามแม่เหล็กถาวร โดยใช้แถบตึงช่วยยึดส่วนบนและส่วนล่างของอาร์ เมเจอร์ไว้และมีท่อทรงกระบอกบนและล่างเป็นตัวช่วยบังคับการแกว่งตัวของส่วนอาร์เมเจอร์ พร้อมกับช่วย รองรับการสั่นสะเทือนแรงๆ ของอาร์เมเจอร์เช่น จากการตกหล่นหรือถูกกระทบกระแทกรุนแรง เป็นการช่วย ป้องกันการช ารุดเสียหายของส่วนอาร์เมเจอร์ได้ 26

การท างานของมาตรวัดชนิดนี้อธิบายได้ดังนี้เมื่อมีกระแสไฟฟ้ากระแสตรงจ่ายเข้ามาที่ขดลวดเคลื่อนที่ ท าให้ขดลวดเคลื่อนที่เกิดอ านาจแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้น มีขั้วแม่เหล็กเหมือนกับขั้วแม่เหล็กถาวรที่วางอยู่ใกล้ๆ เกิด แรงผลักดันซึ่งกันและกัน ขดลวดเคลื่อนที่และเข็มชี้บ่ายเบนไป ขณะที่ขดลวดเคลื่อนที่บ่ายเบนไป แถบตึงจะเกิด การบิดตัวไปตามการบ่ายเบนของขดลวดเคลื่อนที่ ถ้าจ่ายกระแสไฟฟ้าให้น้อย ขดลวดเคลื่อนที่บ่ายเบนไปน้อย แถบตึงบิดตัวไปน้อย ถ้าจ่ายกระแสไฟฟ้าให้มาก ขดลวดเคลื่อนที่บ่ายเบนไปมาก แถบตึงบิดตัวไปมาก เมื่องดจ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสตรงให้ขดลวดเคลื่อนที่ ขดลวดเคลื่อนที่หมดอ านาจแม่เหล็กไม่มีการ ผลักดันกันระหว่างสนามแม่เหล็กถาวร กับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แถบตึงเกิดการบิดตัวกลับเข้าสู่สภาพปกติขดลวด เคลื่อนที่และเข็มชี้จะเคลื่อนกลับเข้าสู่ต าแหน่งปกติ ข้อดีของอาร์เมเจอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแถบตึง 1. มีความทนทานมากขึ้นต่อการกระทบกระเทือนแรงๆ 2. ไม่เกิดแรงเสียดทานเหมือนแบบเดือยและรองเดือย 3. ใช้วัดค่าได้ดีในที่ที่มีการสั่นสะเทือน โดยเกิดความผิดพลาดต่ า 4. น าไปใช้สร้างเป็นเครื่องมือวัดชนิดพกติดตัวได้ 5. น าไปสร้างใช้งานได้ดีกับเครื่องมือวัดชนิดความเที่ยงตรงสูง 6. น าไปใช้งานร่วมกับเครื่องมือวัดชนิดอื่นๆ ได้ ข้อเสียของอาร์เมเจอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแถบตึง 1. โครงสร้างมีความสลับซับซ้อนมากกว่าแบบเดือยและรองเดือย 2. ต้นทุนการผลิตสูงท าให้มีราคาแพงมากกว่าแบบเดือยและรองเดือย 3. ไม่สามารถสร้างมาใช้งานได้กับมาตรวัดชนิดอาร์เมเจอร์มีน้ าหนักมากๆ 2.6 ดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดแกนกลางเป็นแม่เหล็ก จากการพัฒนาการผลิตแม่เหล็กถาวร และจากการใช้เทคโนโลยีที่ทันสมัย ท าให้สามารถผลิตโลหะพวก สารเฟอร์โรแมกเนติก (Ferromagnetic) เป็นสารที่ช่วยเพิ่มอ านาจแม่เหล็กและเพิ่มอ านาจแรงดึงดูดได้แรงมาก ขึ้น สารเฟอร์โรแมกเนติกท ามาจากโลหะผสมหลายชนิด เรียกว่าอัลนิโค (Alnico) นิยมน ามาใช้ในการผลิต แม่เหล็กถาวรคุณภาพสูง ให้ความเข้มสนามแม่เหล็กสูงและมีขนาดเล็ก จากการพัฒนาเทคโนโลยีดังกล่าว จึงได้มี การผลิตดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดใหม่ขึ้นมา เป็นชนิดแกนกลางเป็นแม่เหล็ก (Core Magnet) คือ แกนแท่งเหล็ก คงที่ทรงกระบอกที่อยู่ตอนกลางอาร์เมเจอร์ เปลี่ยนให้เป็นแม่เหล็กถาวร แทนที่จะเป็นแกนเหล็กอ่อน มีโย้ก (Yoke)เป็นวงแหวนทรงกระบอกล้อมรอบอยู่ด้านนอกอาร์เมเจอร์อีกชั้น เพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กจากภายนอกที่ อาจเข้ามารบกวนสนามแม่เหล็กภายใน ช่วยให้มาตรวัดมีประสิทธิภาพในการท างานมากขึ้น รูปที่ 2.7 ดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดแกนกลางเป็นแม่เหล็ก 27

จากรูปที่ 2.7 แสดงดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดแกนกลางเป็นแม่เหล็ก การผลิตดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดนี้ขึ้นมา ช่วยลดขนาดของดาร์สันวาล์มิเตอร์ให้เล็กลง สามารถน าไปผลิตมาตรวัดชนิดต่างๆ ใช้งานได้กว้างขวางมากขึ้น เช่น มาตรวัดชนิดมีเข็มชี้แสดงค่ามากกว่า 1 ชุด และมาตรวัดที่ใช้งานบนเครื่องบิน เป็นต้น เพราะสามารถสร้างให้ มาตรวัดมีน้ าหนักเบา และมีขนาดโครงสร้างเล็กกะทัดรัดลง 2.7 สาเหตุความผิดพลาดในการใช้มาตรวัด ความผิดพลาดในการใช้มาตรวัด เกิดขึ้นได้จากสาเหตุหลายประการด้วยกัน ดังนั้นการใช้มาตรวัดด้วย ความระมัดระวังและหลีกเลี่ยงความผิดพลาดต่างๆ ได้ย่อมท าให้การใช้งาน การแสดงผล และการอ่านค่า เกิด ความผิดพลาดน้อยลง และยังช่วยยืดอายุการใช้งานมาตรวัดได้อีกด้วย สาเหตุความผิดพลาดเกิดจากสิ่งต่างๆ ดังนี้ 1. ตัวผู้วัด การใช้งาน การวัดค่า การอ่านค่า และการบ ารุงรักษามาตรวัด เป็นสิ่งที่มีความส าคัญมาก หาก ผู้วัดไม่มีความช านาญ ขาดความระมัดระวังที่ดีพอ หรือขาดการบ ารุงรักษาย่อมท าให้เกิดความผิดพลาดขึ้นได้ ตลอดเวลา ความผิดพลาดจากตัวผู้วัดนี้ถือได้ว่ามีความส าคัญเป็นอันดับแรก 2. การเสียดสีของส่วนเคลื่อนไหว มาตรวัดชนิดเดือยและรองเดือย มีส่วนเสียดสีกันของเดือยและรอง เดือย รวมถึงการช ารุดของส่วนเดือยและรองเดือย ท าให้การบ่ายเบนไปของส่วนอาร์เมเจอร์ผิดพลาดไปได้ 3. การเสื่อมอายุส่วนประกอบของมาตรวัดเมื่อใช้งานไปนานๆ ย่อมเกิดการสึกหรอหรือเสื่อมโทรมลง ตามอายุไปด้วย ท าให้การท างานเกิดความผิดพลาดขึ้นได้ 4. ความร้อนในตัวมาตรวัด เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมาตรวัดในระยะเริ่มแรก อุณหภูมิของส่วนต่างๆ ในมาตรวัดจะเพิ่มสูงขึ้น ท าให้การวัดค่าที่แสดงออกมาเปลี่ยนแปลงไปได้เข็มชี้มาตรวัดเกิดการเปลี่ยนแปลงไม่ คงที่ ต้องวัดรอเวลาไว้ชั่วขณะหนึ่ง เพื่อให้อุณหภูมิภายในตัวมาตรวัดปรับตัวจนคงที่ก่อน ค่าที่วัดได้จึงเกิดความ ถูกต้องมากขึ้น ช่วยลดความผิดพลาดลง 5. สนามแม่เหล็กภายนอก เมื่อน ามาตรวัดไปวัดปริมาณไฟฟ้าใกล้สายไฟฟ้าแรงสูง ที่มีกระแสไฟฟ้าไหล จ านวนมาก หรือวัดค่าใกล้กับสนามแม่เหล็กมีความเข้มสูง สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าดังกล่าว จะส่งผลต่อ สภาวะการบ่ายเบนไปของเข็มชี้มาตรวัดเกิดการเปลี่ยนแปลงไปจากค่าปกติ 6. อุณหภูมิบริเวณโดยรอบมาตรวัด มาตรฐานของมาตรวัดในการปรับแต่งสเกล และการแสดงค่า มักจะ ถูกก าหนดค่ามาตรฐานในห้องทดลองที่มีอุณหภูมิคงที่ หากน ามาตรวัดไปใช้งานในบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงมากหรือ ต่ ามากกว่าค่าอุณหภูมิปกติที่ก าหนดไว้ย่อมส่งผลต่อการแสดงค่าที่ผิดพลาดออกมาได้ 7. เข็มชี้มาตรวัดเคลื่อนจากศูนย์ปกติของมาตรวัดขณะไม่ได้ใช้งาน เข็มชี้ของมาตรวัดมักชี้ค่าที่เลขศูนย์ เสมอ เมื่อมีการใช้งานไปนานวันอาจมีผลให้อุปกรณ์ส่วนประกอบเสื่อมลงตามไปด้วย เช่น สปริงบังคับในส่วน เคลื่อนไหวอาจเกิดการล้าขึ้นได้ท าให้เข็มชี้เคลื่อนจากศูนย์ไปดังนั้นก่อนการใช้งานทุกครั้ง ต้องหมั่นตรวจสอบ ต าแหน่งเข็มชี้ให้อยู่ที่เลขศูนย์เสมอ หากมีการคลาดเคลื่อนไป ต้องท าการปรับแต่งสกรูที่หน้าปัดมาตรวัดก่อนการ ใช้งาน 8. การเปลี่ยนแปลงของปริมาณไฟฟ้า ปริมาณไฟฟ้าที่วัดออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ความ ต้านทาน หรือก าลังไฟฟ้า หากขณะท าการวัดปริมาณไฟฟ้าเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา การแสดงค่า ของมาตรวัดย่อมเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเช่นเดียวกัน ท าให้การอ่านค่าที่ถูกต้องท าได้ยาก 9. ลักษณะการใช้งานมาตรวัด ขณะใช้มาตรวัดวัดปริมาณไฟฟ้า จะต้องจัดวางมาตรวัดให้อยู่ในต าแหน่งที่ ถูกต้องมั่นคง ไม่เอียงหรือตะแคง ไม่เกิดการสั่นหรือมีการเคลื่อนไหว เพราะสิ่งเหล่านี้มีผลต่อการวัดค่าที่ผิดพลาด ได้ 28

กิจกรรมการเรียนการสอนหรือการเรียนรู้ ขั้นตอนการสอนหรือกิจกรรมของครู ขั้นตอนการเรียนรู้หรือกิจกรรมของนักเรียน 1. ขั้นน าเข้าสู่บทเรียน ( 15 นาที ) 1. ผู้สอนให้ผู้เรียนอ่านเอกสารประกอบการ สอน วิช า เค รื่องวัดไฟฟ้ า หน่ วยที่ 2 เรื่อง โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง 2. ผู้สอนแจ้งจุดประสงค์การเรียนของหน่วยที่ 2 เรื่อง โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง 3. ผู้สอนให้ผู้เรียนจัดประเภทมาตรวัดไฟฟ้า กระแสตรง 2. ขั้นให้ความรู้( 120 นาที ) 1. ผู้สอนให้ผู้เรียนศึกษาเอกสารประกอบการ สอน วิชา เครื่องวัดไฟฟ้ า หน่วยที่ 2 เรื่อง โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง 2. ผู้สอนเปิดโอกาส ให้ผู้เรียนถาม โดยครู เปรียบเทียบดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดห้อยแขวนด้วย แทบตึงและชนิดแกนกลางเป็นแม่เหล็กพร้อมให้ผู้เรียน ช่วยกัน 3. ขั้นประยุกต์ใช้ (60 นาที) 1. ผู้ ส อ น ให้ ผู้ เรี ย น ท าใบ ป ฏิ บั ติง า น 2 โครงสร้างดาร์สันวาล์มิเตอร์แบบเข็มชี้ 4. ขั้นสรุปและประเมินผล ( 45 นาที) 1. ผู้สอนและผู้เรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาที่ได้เรียน ให้มีความเข้าใจในทิศทางเดียวกัน 2. ผู้สอนให้ผู้เรียนท าแบบทดสอบหน่วยที่ 2 (รวม 240 นาที หรือ 4 คาบเรียน) 1. ขั้นน าเข้าสู่บทเรียน ( 15 นาที ) 1. ผู้เรียนศึกษาเอกสารประกอบการสอนวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า หน่วยที่ 2 เรื่อง โครงสร้างมาตรวัด ไฟฟ้ากระแสตรง 2. ผู้เรียนท าความเข้าใจเกี่ยวกับจุดประสงค์การ เรียนของหน่วยเรียนที่ 2 เรื่อง โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้า กระแสตรง 3. ผู้เรียนจัดประเภทมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง 2. ขั้นให้ความรู้( 120 นาที ) 1. ผู้เรียนศึกษาเอกสารประกอบการสอน วิชา เครื่องวัดไฟฟ้า หน่วยที่ 2 เรื่อง โครงสร้างมาตรวัด ไฟฟ้ากระแสตรง 2. ผู้เรียนถามปัญหา โดยครูเปรียบเทียบดาร์สัน วาล์มิเตอร์ชนิดห้อยแขวนด้วยแทบตึงและชนิดแกนกลาง เป็นแม่เหล็กพร้อมให้ผู้เรียนช่วยกัน 3. ขั้นประยุกต์ใช้( 60 นาที ) 1. ผู้เรียนท าใบปฏิบัติงาน 2 โครงสร้างดาร์สัน วาล์มิเตอร์แบบเข็มชี้ 4. ขั้นสรุปและประเมินผล( 45 นาที) 1. ผู้เรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาที่ได้เรียนให้มีความ เข้าใจในทิศทางเดียวกัน 2. ผู้เรียนท าแบบทดสอบหน่วยที่ 2 29

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรมการวัดผลและประเมินผล ก่อนเรียน 1. จัดเตรียมเอกสาร สื่อการเรียนการสอนหน่วยที่ 2 2. ท าความเข้าใจเกี่ยวกับจุดประสงค์การเรียนของหน่วยที่ 2 และให้ความร่วมมือในการท ากิจกรรมต่าง ๆ ขณะเรียน 1. ศึกษาเอกสารประกอบการสอน หน่วยที่ 2 เรื่อง โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง 2. ซักถามปัญหาข้อสงสัยจากผู้สอน 3. ท าใบปฏิบัติงาน 2 โครงสร้างดาร์สันวาล์มิเตอร์แบบเข็มชี้ หลังเรียน 1. สรุปเนื้อหา 2. แบบทดสอบหน่วยที่ 2 30

สื่อ เพาเวอร์พอยส์ ที่ใช้ในการจัดการเรียนการสอนรายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า 31

สื่อ เพาเวอร์พอยส์ ที่ใช้ในการจัดการเรียนการสอนรายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า 32

สื่อ เพาเวอร์พอยส์ที่ใช้ในการจัดการเรียนการสอนรายวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า 33

ใบงานปฏิบัติงาน 2 ชื่อวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า ชื่อเรื่อง โครงสร้างดาร์สันวาล์มิเตอร์แบบเข็มชี้ ชื่อ……………………………………………………………………………………………...……ชั้น………….……เลขที่………… จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. นักเรียนสามารถอธิบายส่วนประกอบของดาร์สันวาล์มิเตอร์ได้ 2. นักเรียนเห็นความส าคัญของเครื่องวัดไฟฟ้าในการปฏิบัติงาน เครื่องมือและอุปกรณ์ 1. ดาร์สันวาล์มิเตอร์แบบเข็มชี้เปลือยชนิดแม่เหล็กภายนอกและแม่เหล็กภายใน ชนิดละ 1 เครื่อง 2. แว่นขยาย 1 อัน ล าดับขั้นการทดลอง 1. น าดาร์สันวาล์มิเตอร์แบบเข็มชี้มาศึกษาโครงสร้าง ส่วนประกอบ บันทึกส่วนประกอบพร้อมบอกรายละเอียด แต่ละส่วนก ากับไว้ใช้ชัดเจน (ก) แบบที่ 1 ชนิดแม่เหล็กอยู่ภายนอก 34

(ข) แบบที่ 2 ชนิดแม่เหล็กอยู่ภายใน รูปที่ 2.1 โครงสร้างดาร์สันวาล์มิเตอร์แบบเข็มชี้ 2. ทดลองปรับตัวปรับต าแหน่งเข็มชี้ไปมา ดูผลที่เกิดขึ้นเป็นอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. เปรียบเทียบคุณลักษณะของดาร์สันวาล์มิเตอร์ทั้งสองชนิดมีความแตกต่างกันอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… สรุปผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 35

แบบทดสอบหน่วยที่ 2 โครงสร้างมาตรวัดไฟฟ้ากระแสตรง วิชา 20104-2004 เครื่องวัดไฟฟ้า ค าสั่ง ให้เลือกค าตอบที่ถูกที่สุดเพียงหนึ่งตัวเลือกเท่านั้น 1. กฎมือซ้ายของเฟรมมิ่งที่กล่าวว่า กางนิ้วหัวแม่มือ นิ้วชี้ นิ้วกลาง ของมือซ้ายออก โดยให้นิ้วทั้งสามตั้งฉาก ซึ่งกัน ใช้ในการหาค่าสิ่งใด ก. การชักน าสนามแม่เหล็ก ข. ความต้านทานในการเกิดไฟฟ้า ค. การเคลื่อนที่ของแม่เหล็กไฟฟ้า ง. การเกิดเส้นแรงแม่เหล็กรอบตัวน า 2. ส่วนใดไม่ใช่เป็นส่วนโครงสร้างการบ่ายเบนของดาร์สันวาล์มิเตอร์ ก. สปริง ข. สเกล ค. แม่เหล็กถาวร ง. ขดลวดเคลื่อนที่ 3. อาร์เมเจอร์ของดาร์สันวาล์มิเตอร์ชนิดพื้นฐาน ถูกควบคุมการบ่ายเบนกลับต าแหน่งปกติขณะไม่ท างานด้วย อุปกรณ์ใด ก. สปริง ข. แม่เหล็กถาวร ค. แถบโลหะแบน ง. ขดลวดเคลื่อนที่ 4. การบ่ายเบนไปของเข็มชี้มาตรวัดข้อใดกล่าวไว้ถูกต้อง ก. จ านวนรอบขดลวดเคลื่อนที่น้อยเข็มชี้บ่ายเบนมาก ข. อ านาจแม่เหล็กถาวรน้อยเข็มชี้บ่ายเบนน้อย ค. จ่ายแรงดันไฟฟ้ามากเข็มชี้บ่ายเบนน้อย ง. จ่ายกระแสไฟฟ้าน้อยเข็มชี้บ่ายเบนมาก 5. สาเหตุความผิดพลาดที่ส าคัญมากและเกิดได้บ่อยครั้งในการใช้มาตรวัดคืออะไร ก. ตัวผู้วัด ข. การเสื่อมอายุ ค. ความร้อนในตัวมาตรวัด ง. การเสียดสีของส่วนเคลื่อนไหว 36

แผนการจัดการเรียนรู้ หน่วยที่ 3 ชื่อวิชา เครื่องวัดไฟฟ้า สอนสัปดาห์ที่ 3-4 ชื่อหน่วย แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง คาบรวม 16 ชื่อเรื่อง แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง จ านวนคาบ 4 สาระส าคัญ วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น จะใช้ไดโอด 2 ตัวในการเรียงกระแสโดยใช้หม้อแปลงแบบมีแทปกลาง เป็นตัวแบ่งเฟสให้ไดโอด โดยไดโอดจะน ากระแสครั้งละตัวในแต่ละครึ่งของไฟสลับที่เข้ามา ท าให้ได้แรงดันที่ เอาต์พุทตลอดช่วงของแรงดันไฟสลับที่เข้ามา วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นมีสองแบบ คือ แบบที่ใช้หม้อแปลง มีแทปกลางร่วมกับไดโอด 2 ตัว และแบบที่มีไดโอดบริดจ์ 4 ตัวและหม้อแปลงไม่จ าเป็นต้องมีแทปกลางก็ได้ แรงดันเอาต์พุทที่ได้จะสูงขึ้นกว่าแบบเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นเป็นสองเท่า ค าศัพท์ส าคัญ 1. วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่น คือ สามารถเรียงดันไฟสลับให้ออกเอาต์พุตได้ทั้งช่วงบวกและช่วงลบของ แรงดันไฟสลับที่ป้อนเข้ามาที่อินพุตของวงจร โดยไม่มีส่วนใดของแรงดันไปสลับถูกตัดทิ้งไป ลักษณะของวงจรจะ ใช้ไดโอด 2 ท าหน้าที่แปลงสัญญาณไฟสลับเป็นสัญญาณไฟตรงโดยมีหม้อแปลงไฟฟ้าแบบมีแท็บกลาง ท าหน้าที่ แบ่งเฟสให้เกิดการต่างเฟสกัน 180° ระหว่างสัญญาณจากส่วนบน และส่วนล่างของขดทุติยภูมิของหม้อแปลง เพื่อให้ไดโอดทั้งสองตัวสลับกันท างาน ดังนั้น วงจรจึงสามารถจ่ายแสงได้เรียบและสูงกว่าวงจรเรียบกระแสแบบ ครึ่งคลื่น จุดประสงค์การสอน/การเรียนรู้ จุดประสงค์ทั่วไป 1. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 2. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างดีซีแอมมิเตอร์ 3. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับการค านวณและขยายย่านวัดดีซีแอมมิเตอร์ 4. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับสเกลหน้าปัดและย่านวัดดีซีแอมมิเตอร์ 5. นักเรียนมีความรู้เกี่ยวกับการต่อดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าและวิธีอ่านค่ากระแสไฟฟ้าบนสเกลดีซี แอมมิเตอร์ จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. นักเรียนสามารถบอกคุณสมบัติแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้ 2. นักเรียนสามารถอธิบายโครงสร้างดีซีแอมมิเตอร์ได้ 3. นักเรียนสามารถอธิบายวิธีการค านวณและขยายย่านวัดดีซีแอมมิเตอร์ได้ 4. นักเรียนสามารถบอกลักษณะสเกลหน้าปัดและย่านวัดดีซีแอมมิเตอร์ได้ 5. นักเรียนสามารถต่อดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าและวิธีอ่านค่ากระแสไฟฟ้าบนสเกลดีซีแอมมิเตอร์ได้ 6. นักเรียนความส าคัญของเครื่องวัดไฟฟ้าในการปฏิบัติงาน 37

เนื้อหาสาระการสอน/การเรียนรู้ • ด้านความรู้(ทฤษฎี) 3.1 แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current Ammeter) หรือเรียกว่า ดีซีแอมมิเตอร์(DC Ammeter) เป็นมาตรวัดกระแสไฟฟ้ากระแสตรง ที่สร้างขึ้นมาเพื่อใช้วัดกระแสไฟฟ้า โดยดัดแปลงมาจากดาร์สันวาล์มิเตอร์ เพราะดาร์สันวาล์มิเตอร์เป็นมาตรวัดที่โครงสร้างภายในส่วนของการรับกระแสไฟฟ้าจากภายนอก มีเพียงขดลวด เคลื่อนที่มีขนาดขดลวดเส้นเล็กมาก จ านวนรอบขดลวดน้อย ท าให้เมื่อน าไปวัดกระแสไฟฟ้าสามารถวัด กระแสไฟฟ้าได้ในปริมาณเล็กน้อยไม่สะดวกในการน าไปใช้งาน เพื่อให้การใช้งานเกิดความคล่องตัว และสามารถ ใช้งานได้อย่างกว้างขวางเพิ่มขึ้น จึงต้องดัดแปลงดาร์สันวาล์มิเตอร์ให้ใช้งานเป็นแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงวัด กระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น ด้วยการเพิ่มส่วนประกอบของอุปกรณ์เข้าไปในวงจรมาตรวัด ต่อร่วมใช้งานกับดาร์สันวาล์ มิเตอร์ช่วยให้สามารถเพิ่มแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ใช้งานได้กว้างขวางหลายขนาด สร้างเป็นแอมมิเตอร์ไฟฟ้า กระแสตรงได้หลายชนิด เรียกชื่อตามขนาดกระแสไฟฟ้าที่วัดได้เช่น ไมโครแอมมิเตอร์(Microammeter) มิลลิ แอมมิเตอร์(Milliammeter) และแอมมิเตอร์(Ammeter) เป็นต้น รูปที่ 3.1 แสดงแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง จากรูปที่ 3.1 แสดงแอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ที่สร้างขึ้นมาใช้งานหลากหลายรูปแบบใช้งาน สร้างให้ เหมาะสมกับการใช้งานในย่านวัดกระแสไฟฟ้าที่ต้องการ โดยน าดาร์สันวาล์มิเตอร์มาดัดแปลงให้ใช้งานได้ กว้างขวางมากขึ้น ด้วยการต่อเพิ่มอุปกรณ์ประกอบร่วมกับดาร์สันวาล์มิเตอร์จัดการต่อวงจรให้ถูกต้องตาม ต้องการ สามารถดัดแปลงไปเป็นมาตรวัดกระแสไฟฟ้าได้หลายชนิด นอกจากการจัดวงจรให้ถูกต้องแล้ว ต้อง ปรับเปลี่ยนสเกลของมาตรวัดแต่ละชนิดให้เหมาะสมกับการใช้งานด้วย โดยให้สัมพันธ์กับปริมาณไฟฟ้าที่ป้อนเข้า มา 3.2 โครงสร้างดีซีแอมมิเตอร์ ดีซีแอมมิเตอร์สร้างขึ้นมาเพื่อน าไปใช้งานในการวัดค่ากระแสไฟฟ้ากระแสตรง สร้างขึ้นมาใช้วัด กระแสไฟฟ้ าได้หลายชนิด เช่น ไมโครแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้ าปริมาณน้อยเป็นไมโครแอมแปร์ (Microampere ; μA) มิลลิแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้นเป็นมิลลิแอมแปร์(Milliampere ; mA) และ แอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าได้เพิ่มมากขึ้นเป็นแอมแปร์(Ampere ; A)เป็นต้น ดีซีแอมมิเตอร์โครงสร้างเบื้องต้นประกอบด้วย ตัวต้านทานต่อขนานกับขดลวดเคลื่อนที่ตัวต้านทานนี้ เรียกว่า ตัวต้านทานขนาน (Shunt Resistor) ตัวต้านทานขนานที่ต่อในวงจรเพื่อท าหน้าที่แบ่งกระแสไฟฟ้า ส่วนเกินจากที่ดาร์สันวาล์มิเตอร์รับไม่ได้ให้ไหลผ่านตัวต้านทานขนานส่งผลให้ดาร์สันวาล์มิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้า ได้เพิ่มขึ้น คือ ดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้ากระแสตรงได้มากขึ้น 38

รูปที่ 3.2 ดีซีแอมมิเตอร์สร้างจากดาร์สันวาล์มิเตอร์ต่อร่วมกับตัวต้านทานขนาน จากรูปที่3.2 แสดงดีซีแอมมิเตอร์สร้างจากดาร์สันวาล์มิเตอร์ต่อร่วมกับตัวต้านทานขนาน มีผลท าให้ดาร์ สันวาล์มิเตอร์กลายเป็นไมโครแอมมิเตอร์มิลลิแอมมิเตอร์หรือแอมมิเตอร์ได้ตามต้องการ การจะท าเป็นมาตรวัด สามารถวัดกระแสไฟฟ้าย่านใดได้ขึ้นอยู่กับขนาดของค่าความต้านทานขนานที่น ามาต่อขนานร่วมในวงจร ว่ามีค่า ความต้านทานมากน้อยเพียงไร ความต้านทานขนานมีค่าความต้านทานสูง ดีซีแอมมิเตอร์จะใช้วัดกระแสไฟฟ้าได้ ต่ า ในย่านไมโครแอมแปร์หรือย่านมิลลิแอมแปร์แต่ถ้าความต้านทานขนานมีค่าความต้านทานต่ า ดีซีแอมมิเตอร์ จะใช้วัดกระแสไฟฟ้าได้สูงขึ้นเป็นแอมแปร์ยิ่งค่าความต้านทานขนานที่น ามาต่อขนานมีค่าความต้านทานยิ่งต่ าลง มากเท่าไร ท าให้ดีซีแอมมิเตอร์ตัวนั้นยิ่งวัดกระแสไฟฟ้าได้สูงมากขึ้นเท่านั้น ตัวต้านทานขนานที่ใช้ต่อท าให้ดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าได้เพิ่มขึ้นนั้น นอกจากจะต่อภายในดีซี แอมมิเตอร์แล้ว ยังสามารถต่อภายนอกดีซีแอมมิเตอร์ได้ด้วย เพื่อช่วยท าให้ดีซีแอมมิเตอร์ตัวเดิมสามารถน าไปวัด กระแสไฟฟ้าได้สูงมากขึ้น โดยน าตัวต้านทานขนานต่อขนานกับดีซีแอมมิเตอร์ตัวเดิม ตัวต้านทานขนานต่อ ภายนอกจะเป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานต่ ามากๆ จึงถูกผลิตมาจากสารจ าพวกโลหะ เช่น คอนสแตนแตน (Constantan) เป็นโลหะผสมที่ประกอบด้วยทองแดงประมาณ 60 % และนิกเกิลประมาณ 40 % ท าออกมาใน รูปแผ่นโลหะบาง วางขนานห่างกันหลายแผ่น ยึดแผ่นโลหะคอนสแตนแตนเหล่านี้ด้วยแท่นทองแดงทั้งสองด้าน ลักษณะการต่อตัวต้านทานขนานต่อภายนอกเข้ากับดีซีแอมมิเตอร์ รูปที่ 3.3 ตัวต้านทานขนานภายนอกและการต่อตัวต้านทานขนานร่วมกับดีซีแอมมิเตอร์ จากรูปที่ 3.3 แสดงตัวต้านทานขนานภายนอกและการต่อตัวต้านทานขนานร่วมกับดีซีแอมมิเตอร์รูปที่ 3.3 (ก) เป็นตัวต้านทานขนานชนิดต่อภายนอกแบบหนึ่ง มีค่าความต้านทานต่ ามากแต่มีค่าทนก าลังไฟฟ้าสูง เพื่อให้สามารถทนค่ากระแสไฟฟ้ากระแสตรงค่าสูงๆ ไหลผ่านได้โดยไม่เกิดการช ารุดเสียหายขณะน าดีซีแอมมิเตอร์ 39

ไปวัดกระแสไฟฟ้าในวงจร และรูปที่ 3.3 (ข)แสดงลักษณะการต่อตัวต้านทานขนานไว้ภายนอกแบบต่อขนาน ร่วมกับดีซีแอมมิเตอร์ท าให้ดีซีมิลลิแอมมิเตอร์ตัวเดิมสามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้สูงมากขึ้นเป็นแอมแปร์ หรือ หลายแอมแปร์ได้ขนาดกระแสไฟฟ้าจะวัดได้มากหรือน้อย อยู่ที่การปรับเปลี่ยนค่าความต้านทานขนานที่น ามาต่อ 3.3 ค านวณและขยายย่านวัดดีซีแอมมิเตอร์ ดาร์สันวาล์มิเตอร์ที่มีตัวต้านทานขนานต่อร่วมอยู่ด้วยนั้น ช่วยท าให้ดาร์สันวาล์มิเตอร์เปลี่ยนไปเป็นดีซี แอมมิเตอร์ได้ทันทีส่วนส าคัญของการต่อตัวต้านทานขนานเข้าวงจร จะต้องเลือกค่าความต้านทานที่เหมาะสมมา ต่อใช้งาน โดยพิจารณาจากค่ากระแสไฟฟ้าที่ต้องการให้ดีซีแอมมิเตอร์ใช้วัดค่าได้เป็นตัวก าหนดค่าความต้านทาน ขนานที่ต้องใช้งาน ค่าความต้านทานขนานค่าที่เหมาะสมดังกล่าวสามารถหาค่าได้โดยใช้วิธีค านวณ รูปที่ 3.4 วงจรดีซีแอมมิเตอร์เบื้องต้น จากรูปที่ 3.4 แสดงวงจรดีซีแอมมิเตอร์เบื้องต้นใช้ในการค านวณค่าต่างๆ ภายในวงจรประกอบด้วยดาร์ สันวาล์มิเตอร์มีค่าความต้านทานขดลวดเคลื่อนที่ RM ต่อขนานกับตัวต้านทานขนานมีค่าความต้านทาน RSH เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้า I เข้าวงจรแอมมิเตอร์ที่จุด A กระแสไฟฟ้าถึงจุดต่อวงจรขนาน กระแสไฟฟ้าแยกไหลออก สองทาง ทางหนึ่งผ่านขดลวดเคลื่อนที่ RM มีค่ากระแสไฟฟ้า IM อีกทางหนึ่งผ่านตัวต้านทานขนาน RSH มีค่า กระแสไฟฟ้า ISH อักษรย่อแต่ละค่ามีรายละเอียดดังนี้ RM = ความต้านทานขดลวดเคลื่อนที่ในดาร์สันวาล์มิเตอร์ หรือเรียกว่าความต้านทานเดิมของมาตรวัด หน่วยโอห์ม (Ω) RSH = ความต้านทานขนาน หน่วยโอห์ม(Ω) I = กระแสไฟฟ้าทั้งหมดที่ไหลผ่านเข้าวงจร หน่วยแอมแปร์(A) IM = กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ดาร์สันวาล์มิเตอร์ทนได้ หน่วยแอมแปร์(A) ISH = กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวต้านทานขนาน หน่วยแอมแปร์(A) ตัวต้านทานขนานมีค่าความต้านทาน RSH ต่อขนานกับขดลวดเคลื่อนที่มีค่าความต้านทาน RM ในวงจร ขนานแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมวงจรเท่ากัน 40

3.4 สเกลหน้าปัดและย่านวัดดีซีแอมมิเตอร์ ปกติของสเกลหน้าปัดของดีซีแอมมิเตอร์จะมีเลขศูนย์อยู่ด้านซ้ายของสเกล และตัวเลขจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น เป็นล าดับตามต าแหน่งสเกลที่เลื่อนมาทางขวามือ ขณะปกติที่ดีซีแอมมิเตอร์ไม่ใช้งาน เข็มชี้ของดีซีแอมมิเตอร์ต้อง ชี้ที่เลขศูนย์เสมอ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าจ่ายให้ดีซีแอมมิเตอร์เข็มชี้จึงเริ่มบ่ายเบนไปทางขวามือ การบ่ายเบนไปของ เข็มชี้มีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้ามา กระแสไฟฟ้าไหลเข้าน้อยเข็มชี้บ่ายเบนไป น้อย กระแสไฟฟ้าไหลเข้ามากเข็มชี้บ่ายเบนไปมาก แสดงค่าการไหลของกระแสไฟฟ้าที่สเกลหน้าปัดของดีซี แอมมิเตอร์ลักษณะหน้าปัดและสเกลของดีซีแอมมิเตอร์ รูปที่ 3.8 สเกลหน้าปัดของดีซีแอมมิเตอร์แบบหนึ่ง จากรูปที่ 3.8 แสดงสเกลหน้าปัดของดีซีแอมมิเตอร์แบบหนึ่ง แสดงค่ากระแสไฟฟ้าที่วัดได้ออกมาใน หน่วยแอมแปร์(A) ช่องสเกลถูกแบ่งออกย่อยๆ ในระยะห่างเท่ากัน จากค่าน้อยด้านซ้ายไปหาค่ามากด้านขวา โดย มีย่านวัดค่าได้เต็มสเกล แบ่งออกเป็น 3 ย่าน คือ ย่าน 0 – 1 Aย่าน 0 – 5 A และย่าน 0 – 25 A ย่านวัดแต่ละ ย่านใช้แสดงค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่วัดได้ออกมา เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรไฟฟ้าหรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ มีปริมาณกระแสไฟฟ้าไหลมากน้อย แตกต่างกันไป บางวงจรมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมากเป็นแอมแปร์(A) บางวงจรมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านน้อยเป็น มิลลิแอมแปร์ (mA) หรือไมโครแอมแปร์ (μA) ด้วยเหตุที่กระแสไฟฟ้าไหลในวงจรมากน้อยแตกต่างกัน จึง จ าเป็นต้องสร้างดีซีแอมมิเตอร์ขึ้นมาใช้งานแตกต่างกันโดยทั่วไปแบ่งออกได้เป็น 3 แบบ คือ แอมมิเตอร์มิลลิ แอมมิเตอร์และไมโครแอมมิเตอร์เพื่อให้เลือกใช้งานได้อย่างเหมาะสม และอ่านค่ากระแสไฟฟ้าออกมาได้ละเอียด ถูกต้องมากขึ้น ลักษณะหน้าปัดและสัญลักษณ์ของดีซีแอมมิเตอร์ 3.5 การต่อดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้า ดีซีแอมมิเตอร์เป็นมาตรวัดส าหรับวัดปริมาณการไหลของกระแสไฟฟ้ากระแสตรงที่ไหลอยู่ในวงจรไฟฟ้า การวัดกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรไฟฟ้า เหมือนกับการวัดกระแสน้ าที่ไหลผ่านในท่อน้ า การวัดกระแสไฟฟ้าต้องตัด วงจรไฟฟ้าออก และใช้ดีซีแอมมิเตอร์ต่อแทรกเข้าไประหว่าง วงจร โดยต้องต่อดีซีแอมมิเตอร์แบบอนุกรม (Series) กับวงจรที่ต้องการวัดเสมอ 41

รูปที่ 3.12 การต่อดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า จากรูปที่ 3.12 แสดงการต่อดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า วงจรประกอบด้วยแบตเตอรี่ หลอดไฟ และดีซีแอมมิเตอร์การต่อตัวดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้า จะต้องต่อดีซีแอมมิเตอร์อนุกรมกับ วงจรไฟฟ้า สิ่งที่ต้องระมัดระวังในการต่อดีซีแอมมิเตอร์เข้าวงจรคือ การต่อวัดกระแสไฟฟ้า ขั้วต่อของดีซี แอมมิเตอร์จะต้องต่อให้ตรงกับขั้วจ่ายแรงดันไฟฟ้าออกมาของแหล่งจ่ายไฟฟ้า ใช้หลักการต่อดีซีแอมมิเตอร์วัดค่า ดังนี้ใกล้บวกต่อบวก ใกล้ลบต่อลบ หมายถึงการต่อดีซีแอมมิเตอร์เข้าวงจรไฟฟ้า ต้องต่อให้ขั้วบวกของดีซี แอมมิเตอร์ใกล้กับขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง และต่อให้ขั้วลบของดีซีแอมมิเตอร์ใกล้กับขั้วลบ ของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง จากรูปจะเห็นว่าด้านขวาของดีซีแอมมิเตอร์ใกล้ขั้วบวกของแบตเตอรี่ต้องใช้ ขั้วบวกของดีซีแอมมิเตอร์ต่อ และด้ายซ้ายของดีซีแอมมิเตอร์ใกล้ขั้วลบของแบตเตอรี่ใช้ขั้วลบของดีซีแอมมิเตอร์ ต่อ การต่อผิดขั้วท าให้ดีซีแอมมิเตอร์วัดค่าไม่ได้และยังอาจท าให้ดีซีแอมมิเตอร์ช ารุดเสียหายได้ ดีซีแอมมิเตอร์ที่สร้างมาใช้งาน มีหลายค่าหลายขนาด การน าดีซีแอมมิเตอร์มาต่อวัดกระแสไฟฟ้าใน วงจรไฟฟ้า ต้องระมัดระวังในเรื่องของขนาดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรที่มีดีซีแอมมิเตอร์ต่ออยู่ เพราะถ้า กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมีค่ามากกว่าค่าที่ดีซีแอมมิเตอร์ทนได้ดีซีแอมมิเตอร์อาจช ารุดเสียหายได้กรณีที่ไม่ทราบ ค่ากระแสไฟฟ้าที่ท าการวัดในวงจร ควรใช้ดีซีแอมมิเตอร์ทนกระแสไฟฟ้าค่าสูงมาต่อวัดก่อน เมื่อต่อวัดแล้วเข็มชี้ ไม่บ่ายเบน หรือเข็มชี้บ่ายเบนไปน้อย จึงค่อยๆ ลดขนาดการวัดค่ากระแสไฟฟ้าได้ของดีซีแอมมิเตอร์ลงมา จนอยู่ ในย่านการบ่ายเบนของเข็มชี้ที่เหมาะสมประมาณย่านกลางสเกล ไม่ควรต่ าหรือสูงเกินไป 3.6 วิธีอ่านค่ากระแสไฟฟ้าบนสเกลดีซีแอมมิเตอร์ ดีซีแอมมิเตอร์แบบเข็มชี้มีเข็มชี้เป็นตัวชี้ค่ากระแสไฟฟ้าบนสเกล แต่ด้วยเข็มชี้ลอยอยู่เหนือสเกล จึงมีผล ต่อการอ่านค่ากระแสไฟฟ้าที่วัดได้เพราะมุมมองที่มองจากตาผ่านเข็มชี้ไปยังสเกล มีผลต่อการอ่านค่าที่ผิดพลาด ได้มุมมองที่เอียงซ้ายเอียงขวาจะได้ค่ากระแสไฟฟ้าที่อ่านออกมาไม่เท่ากัน การมองที่ดีต้องมองจากด้านหน้ามาตร วัดให้ตรงตามต าแหน่งเข็มชี้ลงไปยังสเกล ซึ่งเป็นต าแหน่งที่อ่านค่าได้ถูกต้องที่สุด หรือกรณีที่สเกลมาตรวัดมี กระจกเงาอยู่ด้วยให้มองเข็มชี้จริงและเข็มชี้ในกระจกเงาซ้อนทับกันพอดีการอ่านค่าในต าแหน่งนี้มีค่าถูกต้องที่สุด นอกจากต าแหน่งการมองที่ดีแล้ว การอ่านค่าออกมาจากผู้ใช้งานก็มีความส าคัญเช่นกันเพราะการอ่าน ค่าที่ละเอียดรอบคอบมีผลต่อความถูกต้องของค่าที่วัดได้กรณีที่เข็มชี้ชี้ค่าตรงกับต าแหน่งขีดบนสเกล การอ่านค่า คงไม่ล าบากมากนัก โอกาสอ่านค่าผิดพลาดน้อยลง แต่กรณีที่เข็มชี้ชี้ค่าไม่ตรงต าแหน่งขีดบนสเกล ชี้ค่าระหว่าง ช่องว่างของขีด โอกาสอ่านค่าผิดพลาดเกิดขึ้นได้มาก การอ่านค่าอย่างละเอียดรอบคอบช่วยให้การอ่านค่ามีโอกาส ผิดพลาดน้อยลง 42

สิ่งส าคัญในการอ่านค่าที่ถูกต้อง คือต้องฝึกฝนอ่านค่าบ่อยๆ จะช่วยให้เกิดความช านาญและสามารถอ่าน ค่าได้ถูกต้องรวดเร็ว สิ่งส าคัญที่ต้องระมัดระวังคือ การแบ่งส่วนย่อยๆ ของช่องว่างระหว่างขีดบนสเกลต้องจัดแบ่ง ให้ถูกต้อง โดยใช้วิธีการแบ่งส่วนช่องว่างระหว่างขีดออกทีละครึ่งให้แบ่งส่วนย่อยลงที่ละส่วนเป็นล าดับ จนถึง ต าแหน่งที่เข็มชี้ชี้ค่า ก็สามารถอ่านค่าได้ถูกต้องลักษณะ รูปที่ 3.13 การอ่านค่าที่วัดได้บนสเกลดีซีแอมมิเตอร์ จากรูปที่ 3.13 แสดงการอ่านค่าที่วัดได้บนสเกลดีซีแอมมิเตอร์เข็มชี้ที่ชี้ค่าตามต าแหน่งเข็มชี้①และ เข็มชี้② การอ่านค่าที่ถูกต้องท าได้โดยหาขีดย่อยของสเกลให้ได้ก่อน ตามรูปขีดใหญ่ที่มีค่าก ากับไว้คือ 0.4 และ 0.6 กึ่งกลางส่วนสเกลที่ต าแหน่ง 0.4 ถึง 0.6 คือ 0.5 ระหว่าง0.4 ถึง 0.5 แบ่งออกได้เป็น 5 ส่วนย่อย ท าให้แต่ละ ส่วนย่อยมีค่า 0.02 นับจาก 0.4 ไปทางขวาอีก 3 ขีดย่อย ได้ค่าออกมา 0.46 นับเลยไปอีก 1 ขีดย่อยได้ค่าออกมา 0.48 เข็มชี้① ชี้ที่กึ่งกลางระหว่างขีดย่อยที่ 0.46 และ 0.48 แบ่งครึ่งระหว่าง 0.46 ถึง 0.48 ได้ค่าออกมา 0.47 ที่ต าแหน่งเข็มชี้① ชี้ค่าถูกต้องออกมาคือ 0.47 ที่ต าแหน่งเข็มชี้② ชี้ค่าอยู่ระหว่างขีดย่อยที่ 0.54 ถึง 0.56 แบ่งครึ่งสเกลระหว่าง 0.54ถึง 0.56 ได้ค่า ออกมา 0.55 เข็มชี้② ชี้ที่กึ่งกลางระหว่าง 0.54 ถึง 0.55 แบ่งครึ่งระหว่าง 0.54ถึง 0.55 ได้ค่าออกมา 0.545 ที่ต าแหน่งเข็มชี้② ชี้ค่าถูกต้องออกมาคือ 0.5 42

กิจกรรมการเรียนการสอนหรือการเรียนรู้ ขั้นตอนการสอนหรือกิจกรรมของครู ขั้นตอนการเรียนรู้หรือกิจกรรมของนักเรียน 1. ขั้นน าเข้าสู่บทเรียน ( 15 นาที ) 1. ผู้ ส อน ตั้งค าถ าม ว่ า แ อ ม มิ เต อ ร์ไฟ ฟ้ า กระแสตรง คืออะไร ท าหน้าที่อย่างไรบ้างพร้อม อธิบายเหตุผลประกอบ 2. ผู้สอนแจ้งจุดประสงค์การเรียนของหน่วยที่ 3 เรื่อง แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 3. ผู้สอนให้ผู้เรียนระดมความคิดฝึกค านวณและ ขยายย่านวัดดีซีแอมมิเตอร์ 2. ขั้นให้ความรู้( 240 นาที ) 1. ผู้สอนให้ผู้เรียนเปิด PowerPoint หน่วยที่ 3 เรื่อง แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและให้ผู้เรียน ศึกษาเอกสารประกอบการสอน เครื่องวัดไฟฟ้า 2. ผู้สอนอธิบายความรู้เพิ่มเติม และให้ผู้เรียน ช่วยกันทดลองต่อดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้า 3. ขั้นประยุกต์ใช้ (180 นาที) 1. ผู้สอนให้ผู้เรียนท าใบปฏิบัติงาน 3 ดีซีแอมมิเตอร์ 4. ขั้นสรุปและประเมินผล ( 45 นาที ) 1. ผู้สอนและผู้เรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาที่ได้เรียน ให้มีความเข้าใจในทิศทางเดียวกัน 2. ผู้สอนให้ผู้เรียนท าแบบทดสอบหน่วยที่ 3 (รวม 480 นาที หรือ 8 คาบเรียน) 1. ขั้นน าเข้าสู่บทเรียน ( 15 นาที) 1. ผู้เรียนช่วยกันตอบค าถามตามความเข้าใจ ของ แต่ละคน 2. ผู้เรียนท าความเข้าใจเกี่ยวกับจุดประสงค์การ เรียนหน่วยที่ 3 เรื่อง แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 3. ผู้เรียนระดมความคิดระดมความคิดฝึกค านวณ และขยายย่านวัดดีซีแอมมิเตอร์ 2. ขั้นให้ความรู้( 240 นาที) 1. ผู้เรียนเปิด PowerPoint หน่วยที่ 3 เรื่อง แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงและให้ผู้เรียนศึกษาเอกสาร ประกอบการสอน เครื่องวัดไฟฟ้า 2. ผู้เรียนฟังค าอธิบายและช่วยกันติดตามทดลอง ต่อดีซีแอมมิเตอร์วัดกระแสไฟฟ้า 3. ขั้นประยุกต์ใช้( 180 นาที) 1. ผู้เรียนใบปฏิบัติงาน 3 ดีซีแอมมิเตอร์ 4. ขั้นสรุปและประเมินผล ( 45 นาที ) 1. ผู้เรียนร่วมกันสรุปเนื้อหาที่ได้เรียนให้มีความ เข้าใจในทิศทางเดียวกัน 2. ผู้เรียนท าแบบทดสอบหน่วยที่ 3 43

งานที่มอบหมายหรือกิจกรรมการวัดผลและประเมินผล ก่อนเรียน 1. จัดเตรียมเอกสาร สื่อการเรียนการสอนหน่วยที่ 3 2. ท าความเข้าใจเกี่ยวกับจุดประสงค์การเรียนของหน่วยที่ 3 และให้ความร่วมมือในการท ากิจกรรมใน หน่วยที่ 3 ขณะเรียน 1. ปฏิบัติใบปฏิบัติงาน 3 ดีซีแอมมิเตอร์ 2. ร่วมกันสรุป “แอมมิเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง” หลังเรียน 1. สรุปเนื้อหา 2. ท าแบบทดสอบหน่วยที่ 3 44