มัลติมิเตอร์แบบเข็ม

 

มัลติมิเตอร์แบบเข็ม (analog multimeter, AMM) เป็นเครื่องมือวัดปริมาณทางไฟฟ้าหลายประเภทรวมอยู่ในเครื่องเดียวกัน โดยทั่วไปแล้วมัลติมิเตอร์จะสามารถใช้วัดปริมาณต่อไปนี้

-  ความต่างศักย์กระแสตรง (DC voltage)

-  ความต่างศักย์กระแสสลับ (AC voltage)

-  ปริมาณกระแสตรง (DC current)

-  ความต้านทานไฟฟ้า (electrical resistance)

อย่างไรก็ตามมัลติมิเตอร์บางแบบสามารถใช้วัดปริมาณอื่น ๆ ได้อีก เช่น กำลังออกของสัญญาณความถี่เสียง (AF output) การขยายกระแสตรงของทรานซิสเตอร์ (DC current amplification, h_FE) กระแสรั่วของทรานซิสเตอร์ (leakage current, l_CEO) ความจุทางไฟฟ้า (capacitance) ฯลฯ

มัลติมิเตอร์แบบเข็ม มีลักษณะดังภาพข้างล่าง

มัลติมิเตอร์แบบเข็ม

ส่วนประกอบสำคัญของมัลติมิเตอร์แบบเข็ม

ส่วนประกอบสำคัญของมัลติมิเตอร์แบบเข็มข้างต้น (ซึ่งแสดงหมายเลขกำกับไว้แล้วยกเว้นหมายเลข 9 และ 10) ได้แก่ 

1.   ที่ปรับการชี้ศูนย์ (indicator zero corrector): ใช้สำหรับการปรับให้เข็มชี้ศูนย์ขณะยังไม่ได้ใช้ทำการวัด 

2.   สวิตช์เลือกปริมาณที่จะวัดและระดับขนาด (range selector switch knob) : เป็นสวิตช์ที่ผู้ใช้จะต้องบิดเลือกว่าจะใช้เครื่องวัดปริมาณใด ซึ่งมีทั้งหมด 4 ปริมาณแต่ละปริมาณมีช่วงการวัดให้เลือก ดังนี้

ACV : 0-10V, 0-50 V, 0-250 V และ 0-1000 V (รวม 4 ช่วงการวัด)

DCV : 0-0.1 V, 0-0.5 V, 0-2.5 V, 0-10 V, 0-50 V, 0-250 V และ 0-1000 V (รวม 7 ช่วงการวัด)

DCA :0-50A,0-2.5 mA,0-25mA,และ0-0.25 A (รวม 4 ช่วงการวัด)

Resistance () :	x 1	(อ่านได้ 0-2k)
	x 10	(อ่านได้ 0-20k)
	x 1k	(อ่านได้ 0-2000k หรือ 2 M)
	x 10k	(อ่านได้ 0-20 M)( รวม 4 ช่วงการวัด)

3.   ช่องเสียบสายวัดขั้วบวก (measuring terminal +)

4.   ช่องเสียบสายวัดขั้วลบ (measuring terminal -COM)

5.   ช่องเสียบสายวัดขั้วบวกกรณีวัดกำลังออกของสัญญาณความถี่เสียง (output terminal)

6.   ปุ่มปรับแก้ศูนย์โอห์ม (0  adjust knob) : ใช้เพื่อปรับให้เข็มชี้ศูนย์โอห์มเมื่อนำปลายวัดทั้งคู่มาแตะกันก่อนทำการวัดค่าความต้านทานในแต่ละช่วงการวัด

7.   แผงหน้าปัด (panel)

8.   เข็มชี้ (indicator pointer)

9.   สายวัด (test lead) : ประกอบด้วยสาย 2 เส้น สีแดงสำหรับขั้วบวกและสีดำสำหรับขั้วลบ

10.   สเกลการวัด (reading scales) : ประกอบด้วย 7 สเกลการวัดเรียงลำดับจากบนสุดลงล่างดังนี้ (ดูจากเครื่องวัดประกอบด้วย)


สเกลการวัด

1.   สเกลวัดความต้านทาน () ด้านล่างของสเกลนี้มีกระจกเงาเพื่อช่วยแก้ความคลาดเคลื่อนในการอ่านเนื่องจากแพรัลแลกซ์

2.   สเกลวัดความต่างศักย์กระแสตรง (DCV) และปริมาณกระแสตรง (DCA) มีสีดำ

3.   สเกลวัดความต่างศักย์กระแสสลับ (ACV) มีสีแดง

4.   สเกลวัดการขยายกระแสตรงของทรานซิสเตอร์ (h_FE) มีสีน้ำเงิน

5.   สเกลวัดกระแสรั่วของทรานซิสเตอร์ (LEAK, I_CEO, Ll) มีสีน้ำเงิน

6.   สเกลวัดความต่างศักย์ระหว่างปลายขณะวัดความต้านทาน (LV) มีสีน้ำเงิน

7.   สเกลวัดกำลังออกของสัญญาณความถี่เสียง (dB) มีสีแดง

ความไว (sensitivity) ของเครื่องวัดนี้ระบุไว้ที่ตอนล่างด้านซ้ายของสเกลการวัด เพื่อบ่งให้ทราบค่ากระแสที่ผ่านเครื่องวัดสำหรับการอ่านค่าสเกลการวัดหนึ่ง ๆ โดยบอกในรูปโอห์มต่อโวลต์ (ohm per volt) โดยทั่วไปแล้ว เครื่องวัดที่มีความไวสูง จะมีค่าโอห์มต่อโวลต์สูง 

DC 20 k/V หมายความว่า ขณะใช้การที่วัดที่สเกล DCV เมื่ออ่านค่าได้ 1 V_DC ความต้านทานภายในเครื่องวัดจะเป็น 20 kดังนั้นกระแสที่ผ่านเครื่องวัดขณะนี้จะเป็น

AC 8 k/V หมายความว่า ขณะใช้การวัดที่สเกล ACV เมื่ออ่านค่าการวัดได้ 1 V_AC ความต้านทานภายในเครื่องวัดจะเป็น 8 k ดังนั้นกระแสที่ผ่านเครื่องวัดขณะนี้จะเป็น

การอ่านผลการวัดจากสเกลเครื่องวัด

ก่อนทำการอ่านผลการวัดจะต้องทราบก่อนว่า ค่าที่อ่านได้จากสเกลเครื่องวัดนี้ มีความเชื่อถือได้มากน้อยเท่าใด นั่นคือต้องทราบความแม่น (accuracy) ของเครื่องวัดด้วย ซึ่งปกติจะมีระบุไว้ในคู่มือของเครื่องวัดนั้นๆ สำหรับเครื่องวัดที่จะได้ศึกษามีรายละเอียดดังตารางข้างล่าง

Measurement	Measurement ranges	Allowance	Remarks
DC Voltage (DCV)	0-0.1 V -0.5 V -2.5 V -10 V -50 V -250 V 1000 V-(25kV) 25 kV with HV probe extra	3%fs except 25 kV	Imput impedance 20 k/V
AC Voltage (ACV)	0-10 V -50 V -250 V -1000 V 30 Hz ~ 50 kHz  1 dB ( 50 V or less ) 50 Hz ~ 20 kHz3% ( 50 V or less )	4% fs	Input impedance 9k/V
DC Current (DCA)	0-50 A -2.5 mA 25 mA 0.25 A 50 A at 0.1 VDC position	3% fs	Voltage drop 250 mV (100 mV for 50 A)
Resistance ()	Range X 1 - X 10 - X 1k -X 10k Minimum 0.2 - 2 - 200 - 200 k () Midscale 20 - 200 - 20 k - 200 k () Maximum 2k - 20k - 2M - 20M )	3% of are	Internal batteries UM -3 x 2 006 P x 1
AF Output (dB)	-10 dB ~ +22 dB (for 10 VAC) ~ +62 dB 0 dB/0.775 V (1 mW through 600 )	4% fs	9 k /V for OUTPUT Terminal

ในช่องที่ 3 ในแนวตั้ง จะบอกถึงความแม่นของแต่ละสเกลการวัด เช่น สเกล DCV มีความแม่น 3% fs (fs ย่อมาจาก full scale) หมายถึง ขณะหมุนปุ่มเลือกไปที่ 0-10V ถ้าเข็มชี้เต็มสเกลคือ ชี้ที่ 10 V ค่าที่อ่านได้จะเป็น 10 V3% ซึ่งมีค่าเท่ากับ 100.3V ดังนั้นเราจึงสามารถประมาณได้ว่าค่าที่อ่านได้จากช่วงสเกล 0-10V นี้ จะมีความแม่นอยู่ในขอบเขต 0.3V 

สำหรับความเที่ยง (precision) พิจารณาได้จากการแบ่งขีดสเกลเล็กที่สุด จะเห็นว่าสำหรับสเกล DCV ช่องสเกลเล็กสุดเท่ากับ 2 mV ดังนั้นเราจะประมาณค่าระหว่างช่องเล็กสุดได้อีกหนึ่งตำแหน่งทศนิยม นั่นคือ ความเที่ยงจะเป็น 0.1 mV สำหรับ DCV ส่วนสเกล ACV ช่องสเกลเล็กที่สุดเท่ากับ 200 mV ดังนั้นเราจะประมาณค่าระหว่างช่องเล็กสุดได้อีกตำแหน่งหนึ่งของหลักนั่นคือ ความเที่ยงจะเป็น 10 mV สำหรับ ACV 

ในกรณีที่เราสามารถทราบค่าทั้งความเที่ยงและความแม่นของค่าที่วัดได้ ควรใช้เฉพาะค่าความแม่นเท่านั้น เพราะจะแสดงถึงขอบเขตความผิดพลาดเมื่อเทียบกับปริมาณมาตรฐาน

การเตรียมก่อนทำการวัด

การปรับแก้การชี้ศูนย์ของเข็มชี้ ให้ดำเนินการดังนี้ 

-  วางเครื่องวัดบนพื้นโต๊ะให้อยู่ในแนวราบ (เพื่อให้แกนการหมุนของเข็มชี้อยู่ในแนวดิ่ง)

-  ยังไม่ต้องต่อสายเสียบใดๆ กับเครื่องวัด

-  ก้มดูที่เข็มชี้ว่าอยู่ในแนวทับกับขีดศูนย์ (ทางด้านซ้ายสุดของสเกล DCV,A) หรือไม่ ให้สังเกตภาพเสมือนของเข็มชี้ในกระจกเงาเหนือสเกล DCV,A ด้วยว่า เข็มชี้ซ้อนทับบนภาพเสมือนของเข็มชี้หรือไม่

-  ถ้าเข็มชี้ตรงขีดศูนย์พอดี เครื่องวัดพร้อมที่จะใช้งานได้

-  แต่ถ้าเข็มชี้ไม่ตรงขีดศูนย์ จะต้องใช้ไขควงปลายแบนหมุนปรับที่ปรับการชี้ศูนย์

ข้อควรระวังในการวัด

1.   เมื่อการวัดเกี่ยวข้องกับความต่างศักย์สูง (ตั้งแต่ 50 V ขึ้นไป) อย่าให้นิ้วมือหรือส่วนใดของร่างกายสัมผัสส่วนที่เป็นโลหะของปลายวัด เพราะอาจเป็นอันตรายได้

2.   ก่อนวัดปริมาณใด ต้องแน่ใจว่า ได้หมุนสวิตช์เลือกปริมาณที่จะวัดตรงตามปริมาณที่จะวัดแล้ว มิฉะนั้นแล้วเครื่องวัดอาจชำรุดเสียหาย

3.   ต้องแน่ใจว่าหมุนสวิตช์เลือกช่วงการวัดให้อยู่ในช่วงที่สูงมากกว่าปริมาณที่จะวัด เช่น จะวัดความต่างศักย์ระหว่างขั้วแบตเตอรี่ 12V ก็ต้องตั้งปุ่มเลือกช่วงการวัดไว้ที่ DCV ช่วง 0-50V ถ้าไม่ทราบขนาดโดยประมาณของปริมาณที่จะวัด ให้ตั้งเลือกช่วงการวัดให้สูงที่สุดก่อน (เช่น ตั้งที่ 0-1000V) แล้วค่อยลดระดับช่วงการวัดต่ำลงมาทีละช่วง

4.   ถ้าในการวัด DCV หรือ DCA เข็มชี้ไม่เบนไปทางขวาแต่พยายามเบนมาทางซ้าย แสดงว่ากระแสผ่านเครื่องวัดในทิศทางไม่ถูกต้อง ให้สลับขั้วปลายวัด

5.   ถ้าเข็มชี้ไม่ขยับจากการชี้ศูนย์หรือเบนออกมาเพียงเล็กน้อย แสดงว่ากระแสผ่านเครื่องวัดน้อยเกินไป ให้ปรับลดช่วงการวัดต่ำลงกว่าเดิมทีละขั้น จนกระทั่งเข็มชี้อยู่ประมาณกลางสเกล

---

ที่มา : รังสรรค์ ศรีสาคร สาขาวิชาฟิสิกส์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี