มัลติมิเตอร์แบบตัวเลข

มัลติมิเตอร์แบบตัวเลข (Digital Multimeter, DMM) สามารถวัดปริมาณทางไฟฟ้าได้หลายประเภท เช่นเดียวกับมัลติมิเตอร์แบบเข็ม นอกจากนี้ยังสามารถวัดปริมาณกระแสสลับ วัดการขยายกระแสตรงของทรานซิสเตอร์ วัดความจุไฟฟ้าและตรวจสอบไดโอดได้อีกด้วย

มัลติมิเตอร์แบบตัวเลข มีลักษณะดังภาพข้างล่าง

มัลติมิเตอร์แบบตัวเลข
ส่วนประกอบที่สำคัญของมัลติมิเตอร์แบบตัวเลข 

1. จอแสดงผล (display)

2. สวิตซ์เปิด-ปิด (ON-OFF)

3. สวิตช์เลือกปริมาณที่จะวัดและช่วงการวัด (range selector switch) สามารถเลือกการวัดได้ 8 อย่าง ดังนี้

1. DCV สำหรับการวัดความต่างศักย์ไฟฟ้ากระแสตรง มี 5 ช่วงการวัด 2. ACV สำหรับการวัดความต่างศักย์ไฟฟ้ากระแสสลับ มี 5 ช่วงการวัด 3. DCA สำหรับการวัดปริมาณกระแสตรง มี 3 ช่วงการวัด 4. ACA สำหรับการวัดปริมาณกระแสสลับ มี 2 ช่วงการวัด 5.  สำหรับการวัดความต้านทาน มี 6 ช่วงการวัด 6. CX สำหรับการวัดความจุไฟฟ้า มี 5 ช่วงการวัด 7. hFE สำหรับการวัดการขยายกระแสตรงของทรานซิสเตอร์ 8.  สำหรับตรวจสอบไดโอด

4. ช่องเสียบสายวัดร่วม :(COM) ใช้เป็นช่องเสียบร่วมสำหรับการวัดทั้งหมด (ยกเว้นการวัด CX และ h_FE ไม่ต้องใช้สายวัด)

5. ช่องเสียบสายวัด mA สำหรับวัด DCA และ ACA ที่มีขนาด 0-200 mA

6. ช่องเสียบสายวัด 10A สำหรับวัด DCA และ ACA ที่มีขนาด 200 mA-10A

7. ช่องเสียบสำหรับวัดการขยายกระแสตรงของทรานซิสเตอร์

8. ช่องเสียงสำหรับวัดความจุไฟฟ้า

9. ช่องเสียบสายวัด V 

นอกจากนี้บนแผงหน้าของมัลติมิเตอร์แบบตัวเลขยังมีสัญลักษณ์เพื่อความปลอดภัย (safety symbols) กำกับไว้ ซึ่งเป็นสัญลักษณ์สากลสำหรับเตือนผู้ใช้ให้มีความระมัดระวังในการใช้เครื่องมือ เพื่อความปลอดภัยแก่ผู้ใช้เองและให้เครื่องมืออยู่ในสภาพที่พร้อมจะใช้งานได้เสมอ สัญลักษณ์ที่กล่าวนี้ได้แก่

 หมายถึง ให้ดูคำอธิบายในคู่มือ  หมายถึง ความต่างศักย์ไฟฟ้าสูง

ลักษณะเฉพาะบางประการของเครื่องวัด 

1. จอแสดงผล (display) แสดงด้วยตัวเลข  หลัก ( digit) เนื่องจากค่าสูงสุดที่สามารถแสดงได้คือ 1999 ตัวเลขหลักที่ 1, 2 และ 3 (นับจากขวาสุดไปทางซ้าย) แปรค่าได้จาก 0 ถึง 9 (เรียกว่า full digit) ส่วนตัวเลขหลักที่ 4 จะแสดงตัวเลขได้เฉพาะ 1 เท่านั้น (เรียกว่า half digit)

2. สภาพขั้ว (polarity) ในการวัดปริมาณทางไฟฟ้าบางชนิดเช่นความต่างศักย์ไฟฟ้ากระแสตรงด้วยเครื่องวัดที่ใช้เข็มชี้เป็นตัวแสดงผล เมื่อต่อสายวัดผิดขั้ว เข็มของเครื่องวัดจะตีกลับในทิศตรงข้าม ในสภาวะเช่นนี้สำหรับมัลติมิเตอร์แบบตัวเลขจะปรากฏเครื่องหมาย - บนจอแสดงผล

3. ในการวัดปริมาณใด ๆ ที่ตั้งช่วงการวัดต่ำกว่าค่าที่จะวัด จอแสดงผลจะแสดงตัวเลข 1 หรือ -1 เช่น จะวัดความต้านทาน 10 k แต่ตั้งช่วงการวัดไว้ที่ 0-2 k จะปรากฏ 1 แสดงว่าค่าที่จะวัดสูงกว่าช่วงการวัดที่ตั้งไว้

4. เมื่อแหล่งจ่ายกำลังให้เครื่องวัด คือ แบตเตอรี่ 9V อ่อนกำลัง LO BAT จะปรากฎบนจอเตือนให้ผู้ใช้เปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่

ความแม่น (accuracy) ของเครื่องวัด

ค่าที่อ่านได้จากเครื่องวัดจะมีความเชื่อถือได้มากน้อยเพียงใด ขึ้นอยู่กับความแม่นของเครื่องวัด ซึ่งจะระบุไว้ในคู่มือการใช้เครื่องมือนั้น ๆ การบอกความแม่นมีวิธีบอกได้หลายแบบ มัลติมิเตอร์แบบเข็ม ซึ่งเป็นเครื่องวัดที่ใช้การเบี่ยงเบนของเข็มชี้เป็นตัวแสดงผล บอกความแม่นเป็น %fs สำหรับมัลติมิเตอร์แบบตัวเลขนิยมบอกความแม่นเป็น  (% reading + number of digits of error) เขียนย่อเป็น  (%rdg + no. of dgt) ซึ่งจะมีค่าเปลี่ยนไปสำหรับแต่ละปริมาณที่จะวัด และอาจจะเปลี่ยนไปได้อีกเมื่อเปลี่ยนช่วงการวัด ดังตัวอย่างในตาราง

1.2 Electrical Specifications  INTRODUCTION Accuracies are  (%reading plus number of digits). At 23  5oC, less than 75% RH.
DC VOLTAGE
RANGE ACCURACY RESOLUTION INPUT IMPEDANCE OVERLOAD PROTECTION	400 mV,4V,40V,400V,1000V ALL RANGE  (0.5% RDG+1 DGT) 100v TO 1V 20 M 500VDC/350VAC FOR 15 SEC. ON 400mV RANGE 1200 VDC/800VAC ON OTHER RANGE
AC VOLTAGE
RANGE ACCURACY	400mV,4V,40V,400V, 750V. 400mV-400V @50-500HZ(1%RDG+ 4DGTS). 750V @50-500HZ,  (1.5% RDG+4DGTS).
RESOLUTION INPUT IMPEDANCE OVERLOAD PROTECTION	100V to 1V. 20 M 500VDC/350VAC FOR 15 SEC. ON 400mV RANGE 1200VDC/800VAC ON ALL OTHER RANGE.
DC CURRENT
RANGE ACCURACY	40mA. 400mA. 10A 10A RANGE,  (2% RDG+3DGTS) OTHER RANGE (1% RDG+1DGT)
RESOLUTION VOLTAGE BURDEN OVERLOAD PROTECTION	10 a TO 10mA 10A RANGE 700mV MAX. 10A INPUT, UNFUSE, UP TO 12A FOR 30 SEC. OTHER RANGE INPUT. 0.8A/ 250V FUSE.
AC CURRENT
RANGE ACCURACY	40mA. 400mA, 10A. 10A RANGE @50-500HZ,  (2% RDG +4 DGTS) OTHER RANGE @50-500HZ.  (1.2%RDG-4DGTS)
RESOLUTION VOLTAGE BURDEN OVERLOAD PROTECTION	10 A to 10mA 10A RANGE 700 mV. MAX. 10A INPUT. UNFUSE, UP TO 12A FOR 30 SEC. OTHER RANGE INPUT. 0.8A/250V FUSE.
RESISTANCE
RANGE	400, 4K, 40K, 400K, 4M 40M, 400M
ACCURACY	400M, 5%RDG-20DGTS 40M, 3%RDG+3DGTS 400, 1%RDG+3DGTS OTHER RANGE 0.8%RDG-1DGT
RESOLUTION OVERLOAD PROTECTION TEST VOLTAGE	100m TO 100K 500VAC/DC A DC 500 VDC/AC 400, 400M, 3.4V MAX. OTHER RANGES, 0.6V MAX.
CAPACITANCE
RANGE ACCURACY TEST FREQUENCY TEST VOLTAGE RESOLUTION	4nF, 40nF, 400nF, 4F, 40F. ALL RANGE (3% RDG+10 DGTS) 400HZ 50mV 1PF TO 10nF.

จากตารางจะเห็นว่า ถ้าเป็นการวัด DCV ความแม่นอยู่ในขอบเขต (0.5% rdg + 1dgt) ทุกช่วงการวัด ถ้าเป็นการวัด DCA ความแม่นอยู่ในขอบเขต (1.0% rdg+1 dgt) เฉพาะในช่วงการวัด 3 ช่วงแรก ส่วนช่วงการวัด 0-10 A ความแม่นจะอยู่ในขอบเขต (2.0%rdg+3dgt) เป็นต้น

ตัวอย่างการหาความแม่น

ในการวัดความต่างศักย์ไฟฟ้ากระแสตรงของเซลล์ไฟฟ้าชนิดหนึ่ง (สมมติว่าค่าไม่เกิน 1.7V) ต้องบิดสวิตช์เลือกการวัดไปที่ DCV และเลือกช่วงการวัด 0-2 V ช่วงการวัดนี้มีความแม่น (0.5% rdg+1dgt) ซึ่งหาได้ดังนี้

สมมติค่าที่อ่านได้ (reading) จากจอแสดงผล   =   1.604V

ดังนั้น 0.5% rdg   =   0.5 x 10^-2 x 1.604V   =   0.008V

และ 1dgt   =   0.001 V ได้จากการพิจารณาว่าค่าที่อ่านได้คือ 1.604V เกิดจากการนับ 1604 ครั้ง ในการนับทั้งหมด 1604 ครั้งนี้มีความผิดพลาดได้ 1 ครั้ง ดังนั้น 1dgt ในที่นี้คือ 1 ใน 1604 หรือประมาณ 0.001 V ใน 1.604V

ข้อควรระวังและการเตรียมสำหรับการวัด 

1. ก่อนการวัดปริมาณใด ต้องแน่ใจว่า

1) บิดสวิตซ์เลือกการวัดตรงกับปริมาณที่จะวัด 2) สวิตซ์เลือกการวัดอยู่ในช่วงการวัดที่เหมาะสมไม่ต่ำกว่าปริมาณที่จะวัด ในกรณีที่ไม่ทราบปริมาณที่จะวัดมีค่าอยู่ในช่วงการวัดใด ให้ตั้งช่วงการวัดที่มีค่าสูงสุดก่อน แล้วค่อยลดช่วงการวัดลงมาทีละช่วง

2. เนื่องจากช่องเสียบสายวัด (สีแดง) มีหลายช่อง คือ V-, mA และ 10 A ต้องแน่ใจว่าเสียบสายวัดสีแดงในช่องเสียบตรงกับปริมาณที่จะวัด

3. ในกรณีที่วัดความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงตั้งแต่ 25 VAC หรือ 60 VDC ขึ้นไป ระวังอย่าให้ส่วนใดของร่างกายแตะวงจรที่กำลังวัดจะเป็นอันตรายได้

4. ในขณะที่กำลังทำการวัด และต้องการปรับช่วงการวัดให้ต่ำลงหรือสูงขึ้นหรือเลือกการวัดปริมาณอื่น ให้ดำเนินการดังนี้

1) ยกสายวัดเส้นหนึ่งออกจากวงจรที่กำลังทดสอบ 2) ปรับช่วงการวัดหรือเลือกการวัดปริมาณอื่นตามต้องการ 3) ทำการวัด

5. การวัดปริมาณกระแสสูง (~10A) ควรใช้เวลาวัดในช่วงสั้นไม่เกิน 30 วินาที

6. เมื่อใช้งานเสร็จแล้ว ให้เลื่อนสวิตซ์ปิด-เปิด มาที่ OFF ถ้าไม่ได้ใช้เป็นเวลานาน ควรเอาแบตเตอรี่ออกด้วย

---

ที่มา : รังสรรค์ ศรีสาคร สาขาวิชาฟิสิกส์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี