บัลลาสต์

ก๊าซไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้เหมือนกับของแข็ง ความแตกต่างที่สำคัญสุด คือ ความต้านทานไฟฟ้า โลหะมีความต้านทานไฟฟ้าค่อนข้างคงที่ถึงแม้อุณหภูมิเปลี่ยนไป

แต่ในหลอดฟลูออเรสเซนต์ กระแสไฟฟ้าทำให้ ความต้านทานไฟฟ้าของก๊าซลดลง เพราะประจุไฟฟ้าไปชนกับอะตอม และทำให้อิออนเพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านมากขึ้น ถ้าควบคุมไม่ได้ หลอดอาจระเบิดได้

บัลลาสต์ ที่ขายกันอยู่ทั่วๆไป เป็นแบบแม่เหล็กทำด้วยขดลวด เมื่อกระแสไหลผ่าน จะเกิดสนามแม่เหล็ก ถ้ากระแสเพิ่มขึ้นสนามแม่เหล็กก็เพิ่มขึ้น จากกฎทางฟิสิกส์ มีกระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับต้านการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก ด้วยเหตุผลนี้มันจึงสามารถควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้าภายในหลอดได้

ข้อเสียของบัลลาสต์แบบแม่เหล็กคือ มีเสียงฮัมเกิดขึ้น ก่อให้เกิดความรำคาญ บางคนไม่ชอบ อย่างไรก็ตาม บัลลาสต์สมัยใหม่ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมกระแสได้เที่ยงตรงและแม่นยำกว่ามาก ไม่มีเสียงฮัม

ปัจจุบันมีหลอดฟลูออเรสเซนต์อยู่หลายแบบ และหลายรูปทรง แต่หลักพื้นฐานเหมือนกันทั้งสิ้น ใช้กระแสไฟฟ้าไปกระตุ้นอะตอมของปรอท ทำให้มันปลดปล่อยรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต และไปกระตุ้นอะตอมของฟอสฟอรัส ให้แสงที่ตามองเห็นออกมา

จุดหลอดไฟด้วยตนเอง

หลอดสมัยใหม่ จุดติดได้เกือบจะทันที อย่างไรก็ตามหลักการพื้นฐานยังคงเหมือนเดิม บางรุ่นไม่ต้องใช้สตาร์ทเตอร์ แต่ว่าแรงดันไฟฟ้าจากบัลลาสต์ต้องมากพอที่จะจุดหลอดได้

ให้กดสวิทซ์เพื่อจุดหลอดด้วยตนเอง เมื่อกดสวิทซ์ ไส้หลอดถูกทำให้ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว สาดอิเล็กตรอนเข้าไปในหลอด (สีแดง) แรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วเพียงพอที่ทำให้ อะตอมของปรอท ( สีเงิน)ได้รับการกระตุ้น จุดหลอดไฟให้ติดขึ้น สวมขั้วหลอดเข้าไปในขา และบิดให้เข้าล๊อค การไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านหลอด เราต้องสามารถควบคุมได้ ไม่เช่นนั้นปริมาณของกระแสจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ และทำให้หลอดระเบิด หน้าถัดไป เรามาดูกันว่า ใช้อะไรควบคุม

สตาร์ทเตอร์

หลอดฟลูออเรสเซนต์ ใช้สตาร์ทเตอร์ ช่วยจุดหลอดไฟ ภาพล่างเป็นรูปวงจรไฟฟ้าของหลอด

เมื่อกดสวิทซ์ไฟ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสวิทซ์สตาร์ทเตอร์ ครบวงจร ทำให้ไส้หลอดตรงขั้วหลอดร้อนขึ้น และปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมาในหลอด

สวิทซ์สตาร์ทเตอร์ทำจากหลอดก๊าซขนาดเล็ก บรรจุด้วยก๊าซซีนอน เมื่อเรากดสวิทซ์ กระแสไฟฟ้ากระโดดข้ามช่องว่างในหลอดดังรูป

ขั้วไฟฟ้าข้างหนึ่งของสตาร์ทเตอร์ทำด้วยโลหะติดกัน 2 ชนิดเรียกว่า ไบเมทาลิค (Bimetallic) มันจะบิดตัว เมื่อกระแสไหลผ่านและเกิดความร้อน หลังจากที่หลอดฟลูออเรสเซนต์ติดแล้ว กระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลผ่านสตาร์ทเตอร์อีก ทำให้โลหะไบเมทาลิคเย็นลง และแยกออกจากกัน

ภายในสตาร์ทเตอร์คือหลอดก๊าซ

ขณะที่สตาร์ทเตอร์ต่อวงจรไฟฟ้า พลังงานจากไส้หลอดจะทำให้ก๊าซเกิดการอิออไนซ์ กลายเป็นตัวนำไฟฟ้า พลังงานที่ทำให้ก๊าซแตกตัวต้องมากพอ นั่นหมายความว่า แรงดันไฟฟ้าต้องมาก จึงต้องอาศัยอุปกรณ์เพิ่มแรงดันไฟฟ้า ที่เรียกว่า บัลลาสต์

การต่อสตาร์ทเตอร์เข้าก้บบัลลาสต์

บัลลาสต์เพิ่มแรงดันไฟฟ้า เพียงพอที่จะทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นอิออน เรียกว่าสถานะนี้ว่า พลาสม่า กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้

อิเล็กตรอนไหลออกจากไส้หลอด ผ่านพลาสม่า จุดหลอดให้ติดขึ้น หลอดฟลูออเรสเซนต์ในยุคเริ่มต้น ต้องใช้เวลาระยะหนึ่งในการจุด แต่ปัจจุบัน เปิดปุ๊บ ติดปั๊ป ดังจะได้กล่าวในหน้าถัดไป

เผาก๊าซ

อะตอมของปรอทในหลอดฟลูออเรสเซนต์ ถูกกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้า ซึ่งไหลผ่านก๊าซ แทนที่จะเป็นโลหะเหมือนกับไส้หลอด การนำไฟฟ้าของก๊าซกับของแข็งมีความแตกต่างกันมากดังจะได้กล่าวต่อไป

ในไส้หลอด กระแสไฟฟ้า คือการไหลของอิเล็กตรอนอิสระจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง ส่วนในก๊าซกระแสไฟฟ้าถูกนำไปโดยอิออนของก๊าซ อิออนคือ อะตอมที่สูญเสียอิเล็กตรอนไป ทำให้อะตอมนั้นไม่เป็นกลางทางไฟฟ้า

การจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านก๊าซในหลอดฟลูออเรสเซนต์ จำเป็นต้องอาศัยปัจจัย 2 ประการด้วยกันคือ

1. อิเล็กตรอนอิสระ กับอิออน
2. แรงดันไฟฟ้า

เมื่อยังไม่ได้จุดหลอดฟลูออเรสเซนต์ อิเล็กตรอนอิสระกับอิออนยังมีน้อยอยู่ ก๊าซภายในหลอดอยู่ในสถานะเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่เมื่อคุณกดสวิทซ์ไฟ อิเล็กตรอนอิสระจากขั้วไฟฟ้า ถูกสาดเพิ่มเข้าไปในหลอด

ในหน้าถัดไปเรามาดูว่าเกิดอะไรขึ้น

ภายในหลอด

หลอดฟลูออเรสเซนต์เป็นหลอดที่ผนึกไว้อย่างดี ภายในบรรจุด้วยปรอท และก๊าซเฉื่อยความดันต่ำ ปกติใช้ ก๊าซอาร์กอน ภายในหลอดเคลือบด้วยฟอสฟอรัส มีขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว ต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟฟ้าสลับ

ภายในหลอดฟลูออเรสเซนต์

เมื่อคุณกดสวิทซ์ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านเข้าไปในขั้วหลอด มีแรงดันไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างขั้วหลอด พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนสถานะของปรอทจากของเหลวเป็นก๊าซ กระแสของอิเล็กตรอนชนเข้ากับอะตอมของปรอท กระตุ้นให้อิเล็กตรอนเปลี่ยนจากวงโคจรต่ำไปสู่วงโคจรสูงชั่วครู่ มันจะเปลี่ยนระดับพลังงานเข้าสู่วงโคจรเดิม ปลดปล่อยเป็นแสงออกมา

ลักษณะการจัดเรียงอิเล็กตรอนของปรอท ทำให้ปลดปล่อยแสงในช่วงอัลตร้าไวโอเลต ตาของเราไม่สามารถมองเห็นได้ เป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ต้องฉาบฟอสฟอรัสไว้ อะตอมของฟอสฟอรัสเมื่อถูกแสงอัลตร้าไวโอเล็ตกระตุ้น อิเล็กตรอนจะกระโดดเข้าสู่ชั้นพลังงานสูง และตกลงสู่วงโคจรเดิม ปลดปล่อยเป็นแสงออกมา ให้แสงสีขาว สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า ผู้ผลิตบางรายผสมสีให้ฟอสฟอรัส ทำให้ได้แสงสีอื่น

ให้กดที่ปุ่ม Continue คุณสามารถเห็นการทำงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์เป็นลำดับ หลอดไฟมีไส้ ให้แสงในย่านอัลตร้าไวโอเล็ต ออกมามาก แต่ไม่มีตัวเปลี่ยนความยาวคลื่น ทำให้สูญเสียไปกลับความร้อน ส่วนหลอดฟลูออเรสเซนต์มีฟอสฟอรัส ช่วยเปลี่ยนเป็นแสงที่ตามองเห็น ด้วยเหตุผลนี้หลอดฟลูออเรสเซนต์จึงมีประสิทธิภาพมากกว่า ในหน้าถัดไปเรามาดูการเผาก๊าซ

ธรรมชาติของแสง

แสงคือพลังงานที่ปลดปล่อยออกจากอะตอม มันเป็นกลุ่มก้อนของพลังงานที่มีโมเมนตัมแต่ไม่มีมวล อนุภาคเหล่านี้เรียกว่าโฟตอน

อิเล็กตรอนคืออนุภาคที่มีประจุเป็นลบ หมุนอยู่รอบนิวเคลียสที่มีประจุเป็นบวก มีอยู่หลายตัว แต่ละตัวอยู่ในวงโคจรที่แตกต่างกัน พลังงานวัดได้จากระยะห่างจากนิวเคลียส ทำให้อิเล็กตรอนมีพลังงานในแต่ละระดับแตกต่างกัน กล่าวได้ว่า อิเล็กตรอนที่มีวงโคจรไกลจากนิวเคลียสมีพลังงานมากกว่าวงโคจรใกล้นิวเคลียส

เมื่ออะตอมได้รับพลังงานจากภายนอก อิเล็กตรอนวงโคจรต่ำจะถูกกระตุ้นเปลี่ยนไปอยู่ในวงโคจรสูง ซึ่งไม่เสถียร ดังนั้นอิเล็กตรอนจะหมุนอยู่ในวงโคจรนี้ชั่วครู่ และตกลงสู่วงโคจรเดิม ปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน ซึ่งก็คือแสงนั่นเอง

ความยาวคลื่นของแสงที่ได้ขึ้นอยู่กับ ปริมาณของพลังงาน และตำแหน่งของอิเล็กตรอน ดังนั้นอะตอมของธาตุแต่ละประเภท จะให้แสงที่มีความยาวคลื่นแตกต่างกัน หรือจะกล่าวว่า สีของแสงขึ้นอยู่กับชนิดของอะตอมหรือธาตุที่ได้รับการกระตุ้น

กลไกพื้นฐานดังกล่าวนี้ ใช้กับแหล่งกำเนิดแสงได้ทุกประเภท หลอดฟลูออเรสเซนต์ก็ใช้ได้เหมือนกัน

หลอดนีออน

บทนำ

หลอดนีออนมีชื่อจริงว่า หลอดฟลูออเรสเซนต์ เห็นได้อยู่ทั่วไป ไม่ว่าจะเป็นที่ทำงาน โรงเก็บของ ถนน ห้างสรรพสินค้า บ้าน หรือแม้แต่ห้องน้ำ ทุกคนรู้จักดีว่า มันให้แสงสีขาวนวล แต่มีสักกี่คนที่รู้จักมันดีกว่านี้

ฟิสิกส์ราชมงคล จะเปิดเผยหลักการทำงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์ ว่าเป็นอย่างไร มีประสิทธิภาพมากกว่าหลอดไฟมีไส้ แค่ไหน ในหน้าถัดไป

• การเดินสายภายในอาคาร
  การเดินสายไฟฟ้าภายในอาคารต้องเดินให้ถูกต้องสวยงาม และได้มาตรฐานการไฟฟ้านครหลวง และการไฟฟ้าภูมิภาคตามที่กำหนด เพื่อความปลอดภัยในการปฏิบัติการเดินสายและติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้า ควรยึดหลักดังนี้
  - ความปลอดภัย ต้องใช้ขนาดของสายที่ถูกต้องตามมาตรฐานของการไฟฟ้าฯ รวมทั้งอุปกรณ์ที่ใช้ในการเดินสาย การใช้ฟิวส์ และสวิตซ์ตัดตอนให้ถูกต้องและเหมาะสม
  - การประหยัด ต้องกำหนดระยะการเดินสายและตำแหน่งอุปกรณ์ของวงจรได้ถูกต้อง ไม่เดินสายอ้อมไปมา ซึ่งทำให้เปลืองสาย สามารถทำงานได้รวดเร็ว
  - ความสวยงาม ต้องวางตำแหน่งของสายได้เรียบร้อยไม่เกะกะหรือรุงรัง ตลอดจนถึงการวางตำแหน่งเพื่อติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม
  - ความเหมาะสมกับตำแหน่งของอุปกรณ์ที่จะติดตั้ง เป็นไปตามความประสงค์ของเจ้าของงานและเป็นไปตามกฎของการไฟฟ้าฯ
  - รู้จักวางแผนการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าในอนาคต ซึ่งอาจจะมีการติดตั้งอุปกรณ์เพิ่มเติมจึงต้องคำนวณกระแสไฟฟ้าของสายเมนให้มีขนาดใหญ่กว่าที่คำนวณได้
  - สำรวจให้ละเอียดตั้งแต่จุดที่ต่อไฟเข้าอาคาร ซึ่งเริ่มจากจุดที่ต่อจากสายไฟฟ้านครหลวง หรือ การไฟฟ้าส่วนภูมิภาคเข้าอาคารนั้น ๆ
  - สำรวจเครื่องใช้อุปกรณ์ ตามจำนวนห้องหรือตำแหน่งที่ต้องเดินสายเข้าไปและตลอดการวางตำแหน่งเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีอยู่ภายในบ้าน เช่น ตู้เย็น เตารีด วิทยุ โทรทัศน์ ฯลฯ
  - เขียนแผนผังการเดินสายไฟฟ้าอย่างละเอียดเพื่อประกอบการเดินสาย รวมทั้งคำนวณขนาดสายไฟฟ้า ระยะความยาวของสายที่ใช้เดินสายจุดต่าง ๆ จำนวนสายไฟฟ้า และประมาณราคาสิ่งของอุปกรณ์ทุกอย่างที่ติดตั้ง

• การเดินสายแบ่งออกได้ 2 วิธีคือ การเดินสายแบบเปิด การเดินสายแบบปิด
  
  - การเดินสายแบบเปิด
  หมายถึง การเดินสายไฟโดยใช้ตุ้ม พุกประกับ เข็มขัดรัดสาย ไปยังอุปกรณ์ต่าง ๆ โดยทั่วไปจะยึดสายไฟฟ้าเข้ากับฝาหรือผนังของอาคารด้วยเข็มขัดรัดสายทุกระยะ 10 – 12 ซม. สายที่ใช้เป็นสายหุ้มยางหรือหุ้มโพลีไวนีลคลอไรด์ (พีวีซี) มีทั้งสายคู่ และสายเดี่ยว การเดินสายด้วยเข็มขัดรัดสายใช้เฉพาะการเดินภายในอาคาร ส่วนภายนอกอาคารจะถูกแดดและฝนไม่ควรใช้ การเดินสายด้วยวิธีนี้นิยมใช้ในประเทศไทยมาก เพราะทำง่ายและราคาถูก ขนาดของสายและชนิดของสายที่ใช้ จะเป็นไปตามข้อบังคับของการไฟฟ้าภูมิภาคหรือการไฟฟ้านครหลวง ฉะนั้น อาคารบ้านเรือนส่วนมากจะใช้การเดินสายแบบเปิด ด้วยเข็มขัดรัดสายเพราะประหยัดสาย ประหยัดค่าแรงงาน สะดวกต่อการแก้ไขหากวงจรขัดข้อง

- สายไฟฟ้าที่ใช้ในการเดินสาย

สายไฟที่ใช้เป็นชนิด VAF พีวีซี คู่ เส้นลวดตัวนำทำด้วยทองแดง มีฉนวนหุ้ม พีวีซี 2 ชั้น เดินเกาะไปตามผนัง มีอายุการใช้งานประมาณ 10 – 15 ปี ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมรอบ ๆ สายไฟด้วย ใช้เดินสายสำหรับงานติดตั้งได้ทั้งพื้นที่แห้งและเปียก ทนอุณหภูมิ 700C ใช้กับแรงดัน 300 โวลต์

• เข็มขัดรัดสาย

เข็มขัดรัดสายไฟ ทำด้วย แผ่นอลูมิเนียมบาง ๆ มีขนาดตั้งแต่เบอร์ ¾ - 6 ซึ่งเป็นเบอร์ที่ใช้กัน ทั่วไป เข็มขัดรัดสายไฟมีอยู่ 2 ด้าน ด้านที่หนึ่งมันเรียบ ส่วนอีกด้านหนึ่งมีรอยคมเล็กน้อยไว้จับสายไฟไม่ให้เลื่อนไปมา ในการรัดสายไฟ เข็มขัด 1 ตัว ควรรัดสายไม่เกิน 3 เส้น ถ้ามากกว่านี้จะเดินยากและสายไฟฟ้าจะคดไม่สวย ในกรณืเลือกเข็มขัดรัดสายไฟจะต้องมีขนาดเหมาะสมกับความโตของสาย
ปกติเข็มขัดรัดสายไฟแล้วต้องเหลือปลายไว้สำหรับพันยาวพอสมควร และจะต้องยาวพอที่จะรัดสานไฟในขณะเลี้ยวโค้งได้ เพราะเมื่อเลี้ยงโค้งขนาดของสายไฟจะใหญ่ขึ้นเล็กน้อยถ้าเลือกเข็มขัดสั้นเกินไปจะทำให้รัดสายยาก ดังนั้น ขนาดความยาวของเข็มขัดรัดสายไฟควรยาวกว่าความโตของสายไฟประมาณ ½ เซนติเมตร และรอยพับควรจะอยู่ตรงกลางของสายไฟด้วย

รูปแสดงขนาดของเข็มขัดรัดสาย

• การเดินสายด้วยเข็มขัดรัดสายไฟ
  

ระยะเข็มขัดรัดสายไฟจะมีระยะห่างประมาณ 10 – 12 เซนติเมตร ไม่ควรสั้นหรือยาวกว่านี้อีก ถ้าเลือกเข็มขัดสั้นเกินไปจะทำให้รัดสายยาก ดังนั้น ขนาดความยาวของเข็มขัดรัดสายไฟควรยาวกว่าความโตของสายไฟประมาณ ½ เซนติเมตร และรอยพับควรจะอยู่ตรงกลางของสายไฟด้วย ระยะเข็มขัดรัดสายไฟจะมีระยะห่างประมาณ 10 – 12 เซนติเมตร ไม่ควรสั้นหรือยาวกว่านี้ ถ้าสั้นกว่าดูแล้วไม่สวยงามและถ้ายาวกว่านี้จะทำให้สายไฟไม่แนบกับผนัง การตีเข็มขัดรัดสายไฟในบ้านหลังเดียวกันควรมีระยะเข็มขัดรัดสายที่เท่ากัน ซึ่งระยะที่สวยที่สุด คือ 10 เซนติเมตร

รูปแสดงการเดินสายด้วยเข็มขัดรัดสาย

การเดินสายหักมุม

บ้านทุกหลังจะต้องมีห้องเป็นลักษณะสี่เหลี่ยม ดังนั้น การเดินสายไฟจำเป็นต้องหักมุมตามมุมของบ้าน ลักษณะของการหักมุมของสายไฟเรียกว่า โค้งมุมฉาก คือเราไม่สามารถหักมุมสายไฟเป็นมุมฉาก 90 องศา ได้ เพราะจะทำให้ลวดทองแดงของสายไฟนั้นหักได้ เพราะฉะนั้น จะต้องโค้งสายประมาณ 2.5 เซนติเมตร ถ้าเดิน สายไฟหลายเส้น เข็มขัดรัดสายที่ติดกับโค้งที่รัดสายเส้นล่างสุดจะห่างโค้งประมาณ 2.5 เซนติเมตร จำเป็นต้องเดินสายจากบนลงล่าง และซ้ายไปขวา เมื่อสังเกตดูจะเห็นได้ว่าเดินสายจากล่างขึ้นบน จะต้องจับสายไฟนั้นตลอดเวลา แต่ถ้าเดินสายไฟจนบนลงล่างจะไม่ต้องจับสายนั้นไว้สายจะห้อยปลายลงมา และรีดสายได้ง่ายทำงานได้รวดเร็วมาก

รูปแสดงการเดินสายหักมุม

• การรีดสายไฟ

เมื่อคลี่สายไฟออกมาจากขดแล้วมันจะงอเพียงเล็กน้อยถ้าเราเดินสายไฟเพียงระยะ 2 – 3 เมตร ก็ไม่ต้องรีดมากแต่โดยทั่วไปการเดินสายไฟ 1 จุด จะใช้สายไฟประมาณ 6 เมตร จนถึง 10 เมตร บางครั้งจะต้องร้อยสายข้ามไปต่อวงจรหรืออื่นทำให้สายไฟบิดงอ เราจึงต้องรีดสายให้ตรงก่อนใส่เข็มขัดรัดสาย วิธีรัดสายไฟ หลังจากตอกเข็มขัดเรียบร้อยแล้ว ใช้ผ้าพื้นขนาดใกล้เคียงกับผ้าเช็ดหน้าชุบน้ำแล้วบีบให้หมาด เมื่อสายตรงแล้วทาบสายบน เข็มขัดรัดสายตัวแรกและรัดสายประมาณ 2 – 3 ตัวก่อน จากนั้น ใช้มือข้างหนึ่งกดหัวเข็มที่รัดสายตัวแรกให้แน่น ใช้มืออีกด้านหนึ่งรีดสายไฟประมาณ 50 – 70 เซนติเมตร แล้วใส่เข็มขัดตัวต่อไป ทำอย่างนี้จนสายไฟจะหมด ในกรณีที่เดินครั้งละหลาย ๆ เส้น จะต้องรีดสายทีละเส้น ถ้ารีดสายไฟหลายเส้นพร้อมกันสายไฟจะไม่เรียบ

• การเดินสายแบบปิด
  คือการเดินสายที่ซ่อนสายมิดชิดไม่เห็นสาย ใช้สำหรับเดินสายไฟฟ้าบนเพดานสำหรับอาคารไม้หรือตึก และเดินในท่อโลหะสำหรับโรงงานอุตสาหกรรม การเดินสายไฟโดยใช้วิธีร้อยสายไฟใส่ในท่อฝังในอาคารเพื่อความสะดวกและความสวยงามของสถานที่ ท่อที่นำมาใช้มีหลายชนิด ได้แก่ ท่อโลหะหนา (rigid steel conduit) ท่อโลหะบาง (electrical metalic tube) และท่อโลหะอ่อน (flexible metal conduit)
  การเดินสายไฟฟ้าในท่อโลหะทุกหัวต่อต้องใช้กล่องต่อสาย สวิตซ์หรือเต้าเสียบต้องใช้แบบมีฝาปิดอย่างดีที่สุด เพื่อป้องกันประกายไฟฟ้า
  
  

---

• ภาคผนวก.
  3. มาตรฐานการติดตั้งและการเดินสายไฟฟ้าในอาคารแบบเปิด
  การเดินสายไฟฟ้าแบบเปิดจะต้องเดินเข็มขัดรัดสายให้ตรง ถูกต้องสวยงามและได้มาตรฐานตามที่กำหนด เพื่อความปลอดภัยให้ใช้มาตรฐานของสายไฟฟ้าเดินในอาคาร ดังนี้
  3.1 สายขนาด 2 x 1.5 ต.มม. ใช้เดินสายอุปกรณ์ไฟฟ้า
  3.2 สายขนาด 2 x 2.5 ต.มม. ใช้เดินสายเต้ารับและใช้เป็นสายเมนภายในอาคาร
  3.3 สายขนาด 2 x 2.5 ต.มม. และ 2 x 6 ต.มม. ใช้เป็นสายเมนภายในจากแผงควบคุมเข้ไปยังจุดรับไฟเข้า และใช้เป็นสายเมนจากแผงควบคุมไปยังจุดต่อสายจุดแรง ซึ่งขนาดกระแสที่ใช้งานจะต้องไม่เกินกว่าที่ขนาดพิกัดกระแสของสายไฟจะทนได้
  3.4 ระยะห่างของเข็มขัดรัดสาย ในการเดินสายใช้ระยะห่างเข็มขัดรัดสายระหว่าง 10 – 12 ซม.
  3.5 รหัสสีของสายไฟ 2 แกน สีดำเป็นสายเฟส (L) สีเทาหรือสีขาวเป็นสายศูนย์หรือนิวตรอล (N)
  3.6 การติดตั้งหลอดไฟ การติดตั้งหลอดไฟฟ้าในห้องนอน ห้องนั่งเล่น ห้องครัว ห้องน้ำ ติดตั้งได้บนเพดานและผนังบริเวณที่ฝนสาดไม่ถึง
  3.7 การติดตั้งหลอดไฟนอกอาคารจะต้องเป็นหลอดไฟชนิดกันน้ำได้
  3.8 การติดตั้งเต้ารับติดระยะทางตรง 12 ฟุต/จุด และมุมห้องระยะ 6 ฟุต/จุด ไม่ควรติดตั้งเต้ารับใน ห้องน้ำ
  3.9 อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้เช่นดวงโคม บัลลาสต์ สตาร์ทเตอร์ สวิตซ์เต้ารับ และสายไฟฟ้าชนิดตัวนำทองแดงหุ้มฉนวนโพลีไวนีคอลไรด์ หรือพีวีซี ให้ใช้ผลิตภัณฑ์ซึ่งกระทรวงอุตสาหกรรมรับรองคุณภาพ
  3.10 เต้ารับ สวิตซ์และแผงสวิตซ์ให้ติดตั้งในตำแหน่งที่ปลอดภัย เช่น สูงพ้นมือเด็ก หรือห่างจากสถานที่ที่อาจเกิดอันตรายหรือน้ำท่วมถึงได้
  3.11 สายเมนต้นทางต้องมีขนาดไม่เล็กกว่า 4 ตารางมิลลิเมตร เมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งไว้รวมกันแล้วไม่เกิน 14 แอมป์ หากเกินกว่า 14 แอมป์ สายไฟฟ้าที่ใช้ต้องมีขนาดใหญ่ขึ้น โดยสอบถามได้จากการไฟฟ้าฯ ในท้องถิ่น
  3.12 สายไฟฟ้าที่เดินไปยังเต้ารับที่ใช้กระแสไฟฟ้าไม่เกิน 8 แอมป์ ต้องมีขนาดไม่เล็กกว่า 1.5 ตารางมิลลิเมตร หากเต้ารับใช้กระแสไฟฟ้าเกินกว่า 8 แอมป์ สายไฟฟ้าที่จะใช้จะต้องมีขนาดใหญ่ขึ้น
  3.13 สายไฟฟ้าที่ใช้เดินไปยังดวงโคมสวิตซ์ต้องมี่ขนาดไม่เล็กกว่า 0.5 ตารางมิลลิเมตร (สายไฟฟ้าขนาด 0.5 ตารางมิลลิเมตร ใช้เดินเข้าดวงโคมได้เพียง 1 จุด ทีมีหลอดไฟไม่เกิน 1 หลอด)
  3.14 การติดตั้งดวงโคมหรือเต้ารับหากรวมกันแล้วไม่เกิน 10 จุด โดยที่แต่ละจุดใช้กระแสไฟฟ้าไม่เกิน 8 แอมป์ ต้องแบ่งวงจรติดตั้งออกเป็นวงจรย่อยส่วนวงจรที่ใช้เต้ารับ ซึ่งใช้กระแสไฟฟ้าเกินกว่า 8 แอมป์ ต้องแยกเป็นวงจรย่อยออกต่างหากจากวงจรแสงสว่างด้วย และต้องไม่เกิน 10 จุดต่อวงจรเช่นเดียวกัน
  3.15 สายเมนของทุกวงจรย่อยต้องเดินมารวมกันที่แผงสวิตซ์แต่ละแผง ซึ่งติดตั้งไว้บริเวณที่สะดวกในการปฏิบัติงาน
  3.16 วงจรย่อยทุกวงจรต้องมีเครื่องตัดกระแสไฟฟ้าเพื่อป้องกันอันตราย ซึ่งอาจเกิดจากกระแสไฟฟ้าลัดวงจรหรือใช้ไฟฟ้าเกินขนาด เช่น สวิตซ์ตัดตอนพร้อมฟิวส์หรือสวิตซ์ตัดตอนอัตโนมัติที่เหมาะสม
  3.17 ฟิวส์ หรือสวิตซ์ตัดตอนอัตโนมัติที่ใช้ป้องกันวงจรใดวงจรหนึ่งต้องมีขนาดไม่เกินกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ยอมให้ใช้สำหรับสายขนาดเล็กที่สุดที่ต่อจากอุปกรณ์ป้องกันของวงจรนั้น
  

---

การใช้เครื่องมือวัดและตรวจสอบ

เครื่องวัดไฟฟ้า

มัลติมิเตอร์ ( Multimeter ) เป็นเครื่องวัดไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่รวมเอาเครื่องวัด 3 ชนิด มาอยู่ในตัวเดียวกัน ดังแสดงในรูป

การเลือกใช้เครื่องวัดชนิดใดสามารถทำได้โดยการเลือกจากสวิตซ์ควบคุม สำหรับมัลติมิเตอร์นั้นประกอบด้วยเครื่องวัด ดังต่อไปนี้

1. แอมมิเตอร์ ( Ammeter ) ใช้สำหรับวัดค่ากระแสไฟฟ้า
2. โวลต์มิเตอร์ ( Voltmeter ) ใช้สำหรับวัดค่าแรงดันไฟฟ้า
3. โอห์มมิเตอร์ (Ohmmeter ) ใช้สำหรับวัดค่าความต้านทาน

ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาเครื่องวัดแบบแอนะล็อก ดังแสดงในรูป (ก) เป็นเครื่องวัดชนิดเดียวที่สามารถหาได้ในขณะนั้น แต่ในปัจจุบันถึงแม้เครื่องวัดชนิดนี้จะยังคงมีใช้งานอยู่ แต่ก็เริ่มได้รับการแทนที่จากเครื่องวัดแบบดิจิทัลมาตามลำดับ ดังแสดงในรูป (ข)

โครงสร้างของเครื่องวัด

อุปกรณ์ภายในประกอบด้วย D' Arsonval หรือขดลวดเคลื่อนที่ ดังแสดงในรูป โดยขดลวดนี้จะใช้สำหรับวัดค่ากระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าหรือความต้านทาน ขดลวดทองแดงที่พันอยู่รอบแกนนี้รวมเรียกว่า อาร์มมาเจอร์ (Armature) ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระระหว่างขั้วแม่เหล็กถาวร 2 ขั้ว ส่วนสปริงภายในที่ยืดติดกับขดลวดเคลื่อนที่ซึ่งมีเข็มของเครื่องวัดต่อเข้าด้วยนี้ จะทำหน้าที่รั้งให้เข็มของเครื่องวัดชี้ที่ตำแหน่ง 0

รูปแสดงขดลวดเคลื่อนที่

การทำงานของเครื่องวัด

ขดลวดเคลื่อนที่ภายในเครื่องวัดแบบแอนะล็อกนี้จะเป็นตัวผ่านของกระแสไฟฟ้า ไม่ว่าจะทำการวัดกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า หรือค่าความต้านทาน โดยการวัดผ่านสายวัดทั้งสอง เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าไปในขดลวดจะเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น โดยสนามแม่เหล็กนี้จะให้กำเนิดขั้วเหนือทางด้านขวา และขั้วใต้ทางด้านซ้ายของขดลวดเคลื่อนที่นี้ ดังแสดงในรูป (ก) ส่วนรูป (ข) แสดงการหาทิศทางของขั้วเหนือโดยใช้ กฎมือซ้าย (Left Hand Rule)

แรงปฏิกิริยาระหว่างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากการไหลของกระแสไฟฟ้า กับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากแม่เหล็กถาวร ทำให้เกิดแรงผผลักชุดอาร์มาเจอร์ให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกาทั้งนี้เนื่องจากขั้วที่เหมือนกันจะเกิดการผลักกัน ดังแสดงในรูป

รูปแสดงปฏิกิริยาตอบสนองที่เกิดจากสนามแม่เหล็ก

ขั้วใดที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกผลักจากขั้วใต้ของแม่เหล็กถาวร และถูกดึงดูดจากขั้วเหนือของแม่เหล็กถาวร ในขณะที่ขั้วเหนือที่เกิดจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะถูกผลักจากขั้วเหนือของแม่เหล็กถาวร และถูกดึงดูดจากขั้วใต้ของแม่เหล็กถาวรเช่นกัน ผลของแรงปฏิกิริยารวมทั้งหมดนี้จะเอาชนะแรงดึงที่เกิดจากสปริงที่คอยรั้งเข้มของเครื่องวัดไว้ ทำให้เข็มชี้เคลื่อนที่ไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดเคลื่อนที่มากขึ้นก็จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดมากขึ้นและทำให้เกิดการผลักและดึงดูดกันมากขึ้น ผลทำให้การเบี่ยงเบนของเข็มนาฬิกามากยิ่งขึ้น ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า เมื่อกระแสมมีค่ามากขึ้นจะทำให้การเบี่ยงเบนของเข็มมากขึ้น
ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลเข้าไปในขดลวดเคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม จะทำให้ขั้วเหนือเกิดขึ้นทางด้านซ้าย และขั้วใต้เกิดขึ้นทางด้านขวาของอาร์มาเจอร์ ส่งผลให้เข็มเคลื่อนไปในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา และไปกระทบกับหลักหยุดเข็ม ดังแสดงในรูป ดังนั้น ถ้ากระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางตรงกันข้ามมีปริมาณมากเกินไป

ก็จะหาให้เครื่องวัดพังเสียหายได้ ซึ่งด้วยเหตุนี้ที่สายวัดจึงมีการบอกชนิดของขั้ว (+ และ - ) โดยเมื่อทำการวัดความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้า จะต้องให้สายวัดสีแดง (+) ต่อเข้ากับจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า และต่อสายวัดสีดำ (-) เข้ากับจุดที่มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า ข้อควรปฏิบัติอีกประการหนี่งคือเนื่องจากแรงโน้มถ่วงโลกมีผลต่อการเคลื่อนที่ของเข็มเครื่องวัด ดังนั้น เพื่อให้ได้ผลของการวัดถูกต้องจึงควรวางเครื่องวัดให้อยู่ในแนวราบหรือแนวระดับขณะทำการวัด

รูปแสดงการเคลื่อนที่ของเข็ม

ค่าความไวต่อการตอบสนองของเครื่องวัด

ขดลวดอาร์มาเจอร์มีค่าความต้านทานค่าหนึ่งเรียกว่า ค่าความต้านทานภายใน ( Rm ) ซึ่งค่าความต้านทานภายในนี้จะมีค่าน้อยประมาณ 1 ถึง 500 โดยทั่วไปแล้วขดลวดนี้จะมีขนาดเล็กมาก (ขนาดเท่าเส้นผม) และไม่สามารถนำกระแสไฟฟ้าในปริมาณมาก ๆ ได้ ปริมาณกระแสไฟฟ้าจะอยู่ในย่าน 10 uA ถึง 10 mA ซึ่งค่ากระแสไฟฟ้านี้จะเป็นตัวกำหนดค่ากระแส FSD (Full - Scale Deflection) ของเครื่องวัด ซึ่งหมายถึงปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ทำให้เข็มของเครื่องวัดเคลื่อนที่ได้เต็มหน้าปัดทางด้านขวาพอดี ดังนั้นค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ทำให้เข็มของเครื่องวัดเคลื่อนที่ได้เต็มสเกล ( I m ) นี้ จึงเป็นตัวแสดง ค่าความไวต่อการตอบสนองของเครื่องวัด ( Sensitivity) ตัวอย่างเช่นเครื่องวัดที่ต้องการการกระแสไฟฟ้าเพียง 10 uA เพื่อให้เข็มเบี่ยงเบนไป FSD จะมีความไวมากกว่าเครื่องวัดที่ต้องการกระแสไฟฟ้าถึง 10 mA แผ่นภาพรายละเอียดของ Rm และ Im ดังแสดงในรูป

รูปแผ่นภาพแสดงเครื่องวัดชนิดแอนะล็อก

แอมมิเตอร์

รูปแสดงเครื่องวัดที่มีค่ากระแสไฟฟ้าไหลสูงสุด (Im ) เท่ากับ 1 mA โดยเครื่องวัดนี้จะทำงานได้ถูกต้องเมื่อมีกระแสไฟฟ้าค่าใด ๆ ไหลผ่านในย่านตั้งแต่ 0 ถึง 1 mA แต่ถ้ากระแสไฟฟ้าทำการวัดมีค่าเกินกว่า 1 mA ซึ่งเกินกว่าอัตราทนกระแสของฟิวส์จะทำให้ฟิวส์ขาด ซึ่งเป็นการป้องกันความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับเครื่องวัดได้ อย่างไรก็ตามการที่จะวัดค่ากระแสไฟฟ้าที่เกินกว่ากระแส FSD (Im ) สามารถทำได้โดยขั้นแรกจะต้องทราบถึงค่าความต้านทานภายในของเครื่องวัด และกระแส FSD ดังแสดงในรูป ใช้เครื่องวัดที่มีค่าความต้านทาภายใน 50 และกระแส FSD เท่ากับ 1 mA

รูปแสดงแอมมิเตอร์ขนาด 1 mA

ย่านการวัดของแอมมิเตอร์

ค่ากระแสไฟฟ้าสูงสุดที่เครื่องวัดสามารถวัดได้ ดังแสดงในรูป มีค่าเท่ากับ 1 mA อย่างไรก็ตามถ้าต้องการวัดกระแสไฟฟ้าในย่านตั้งแต่ 0 ถึง 1 mA จำเป็นที่จะต้องมีเส้นทางให้กระแสไฟฟ้า 9 mA ไหลผ่าน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเพียงแค่ 1 mA เท่านั้นที่จะไหลผ่านเข้าไปยังขดลวดอาร์มาเจอร์ ตัวต้านทานขนาน หรือตัวต้านทานชันท์ ( Shunt Resistor , Rsh ) ที่จะนำมาต่อกับตัวต้านทานภายใน เพื่อที่จะเป็นทางผ่านของกระแสไฟฟ้าที่จะทำความเสียหายให้กับเครื่องวัดดังแสดงในรูป โดยค่าของตัวต้านทานชันท์นี้สามารถคำนวณได้จากการหาค่าแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อม Rsh ก่อน

รูปแสดงแอมมิเตอร์ขนาด 10 mA

เพื่อที่จะทำให้แอมมิเตอร์สามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้หลาย ๆ ย่าน จึงได้ออกแบบให้สามารถเลือกตัวต้านทานชันท์ค่าต่าง ๆ ที่จะมาต่อขนานกับตัวต้านทานภายใน ดังแสดงในรูป (ก)
ถ้าสวิตซ์เลื่อนไปที่ ตำแหน่ง A (ย่าน 0 ถึง 1 mA ) ไม่จำเป็นต้องต่อตัวต้านทานชันท์เนื่องจากกระแส FSD ที่ไหบผ่านขดลวดเคลื่อนที่มีค่าเท่ากับ 1 mA อยู่แล้ว
ถ้าสวิตซ์เลื่อนไปที่ ตำแหน่ง B (ย่าน 0 ถึง 10 mA ) เท่ากับว่าได้เลือกตัวต้านทานชันทีค่า 5.6 (ได้คำนวนไปก่อนแล้ว ) เพื่อที่จะแบ่งกระแสไฟฟ้าค่า 9 mA ให้ไหลผ่านและยอมให้กระแสค่า 1 mA เท่านั้นที่ไหลผ่าน Rm

ในตำแหน่ง C (ย่าน 0 ถึง 100 (ย่าน 0 ถึง 100 mA ) เลื่อนสวิตซ์ไปตำแหน่งตัวต้านทานชันท์ที่จะแบ่งปริมาณกระแสไฟฟ้า 99 mA ออกจากขดลวดเคลื่อนที่ เมื่อทำการวัดกระแสไฟฟ้าค่า 100 mA ค่าความต้านทานชันท์นี้คำนวนได้จาก

รูปแสดงแอมมิเตอร์ที่มีย่านการวัดหลายย่าน

สุดท้ายถ้าสวิตซ์เลื่อนไป ตำแหน่ง D (ย่าน 0 ถึง 1000 mA ) เท่ากับว่าได้เลือก Rsh3ขนานกับ Rm เพื่อที่จะแบ่งกระแสไฟฟ้า 999 mA ออกจากขดลวดเคลื่อนที่ ค่าความต้านทาน Rsh3 คำนวนได้จาก

รูป (ข) แสดงรูปลักษณะภายนอกของสวิตซ์หมุนแอมมิเตอร์ที่ใช้สำหรับเลือกย่านการวัดกระแสไฟฟ้าที่ต้องการส่วนการต่อแอมมิเตอร์เพื่อวัดกระแสไฟฟ้าในวงจร ดังแสดงในรูป (ค)

การวัดกระแสไฟฟ้า

ข้อควรปฏิบัติเมื่อใช้แอมมิเตอร์วัดปริมาณกระแสไฟฟ้าในวงจร ดังนี้

1. เลือกย่านการวัดให้มีค่าสูงสุดก่อนเสมอ จากนั้นค่อยลดย่านการวัดลงตามค่ากระแสไฟฟ้าที่ทำการวัดได้ ทั้งนี้เพื่อป้องกันความเสียหายไม่ให้เกิดขึ้นกับแอมมิเตอร์
2. ต่อสายสีแดง ( + ) ของแอมมิเตอร์เข้ากับด้านที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวก และสายสีดำ ( - )เข้ากับด้านที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบของวงจร
3. การต่อแอมมิเตอร์จะต้องต่อในเส้นทางที่มีกระแสไฟฟ้าไหล นั่นคือ จะต้องทำาการเปิดวงจรก่อน จากนั้นจึงนำแอมมิเตอร์ไปต่ออันดับเข้ากับวงจร
4. ค่าความคลาดเคลื่อนของเครื่องวัดแบบแอนะล็อก ส่วนใหญ่จะประมาณ ของค่าที่อ่านได้เต็มสเกล ดังนั้น การอ่านค่ากระแสไฟฟ้าควรที่จะอ่านค่าให้ใกล้เคียงกับเต็มสเกลให้มากที่สุด ตัวอย่างเช่น ถ้ากระแสไฟฟ้าค่า 7 mA วัดจากสเกล 10 mA ค่าความคลาดเคลื่อนสูงสุดเท่ากับ +- 0.3 mA ดังนั้นค่าที่วัดได้จะมีค่าตั้งแต่ 6.7 - 7.3 mA
5. โดยปกติแล้วเครื่องวัดแบบแอนะล็อกจะมีกระจกติดตั้งอยู่ที่สเกลบริเวณด้านหลังเข็มทของเครื่องวัด ซึ่งจะช่วยสะท้อนเงาของเข็มให้ปรากฏบนกระจก ดังนั้น ขณะทำการอ่านค่าจะต้องมองในลักษณะตั้งตรง เพื่อให้เข็มของเครื่องวัดและเงาในกระจกทับกันพอดีจึงจะได้ค่าของการวัดที่ถูกต้อง

โวลท์มิเตอร์

การเพิ่มของแรงดันไฟฟ้าทำให้ปริมาณของกระแสไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้นด้วย จากความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้าในลักษณะนี้ จึงสามารถนำเอาหลักการทำงานของเครื่องวัดชนิดขดลวดเคลื่อนที่มาใช้วัดแรงดันไฟฟ้าได้ ดังแสดงในรูป (ก)
จากรูป Im = 1 mA และ Rm = 10 ถ้าต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าขนาด 10 mV เข้ากับขดลวดที่มีค่าความต้านทานภายใน 10 จะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหล 1 mA

กระแสไฟฟ้า 1 mA นี้จะทำให้เข็มของเครื่องวัดเบี่ยงเบนเต็มสเกล (FSD) และสามารถทำการวัดแรงดันไฟฟ้าใด ๆ ที่อยู่ในย่านระหว่าง 0 ถึง 10 mV ได้

ย่านการวัดของโวลต์มิเตอร์

เพื่อที่จะวัดแรงดันไฟฟ้าที่มีขนาดมากกว่า 10 mV จะต้องใช้ตัวต้านทานที่เรียกว่า ตัวต้านทานแบบตัวคูณ (Multiplier Resistor ) ต่อเพิ่มเข้าไปเพื่อที่จะแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มเข้ามานี้ ตัวอย่างเช่น ถ้าต้องการวัดแรงดันไฟฟ้าย่านตั้งแต่ 0 ถึง 100 mV ก่อนอื่นจะต้องตระหนักว่าแรงดันไฟฟ้าขนาด 10 mV ที่ตกคร่อมค่าความต้านทานของขดลวดเคลื่อนที่ ( Rm = 10 ) ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหล 1 mA ( Im = 10 mV/10 = 1 mA ) และเข็มของเครื่องวัดจะชี้เต็มสเกลพอดี ดังนี้ เมื่อต้องการวัดแรงดันไฟฟ้าขนาด 100 mV จะต้องนำตัวต้านทานแบบตัวคูณมาต่ออันดับกับ Rm เพื่อที่จะแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มเข้ามาขนาด 90 mV นี้ โดยค่าความต้านทานของตัวต้านทานแบบตัวคูณนี้สามารถคำนวณได้จาก กฎของโอห์ม ดังนี้

ถ้าติดตั้งสวิตซ์เลือกตำแหน่งเข้ากับวงจรภายใน ดังแสดงในรูป (ข) ทำให้สามารถเลือกได้ทั้งตำแหน่ง A นั้นคือ ตัดตัวต้านทานแบบตัวคูณออกไปเพื่อให้วัดค่าแรงดันไฟฟ้าขนาด 10 mV ได้ หรือเลือกที่ตำแหน่ง B เพื่อให้ตัวต้านทานแบบตัวคูณต่ออันดับเข้ากับ Rm และสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าในย่าน 100 mV ได้
รูป (ก) แสดงโวลต์มิเตอร์ที่มีย่านวัดหลายย่าน ซึ่งวงจรภายในประกอบด้วยตัวต้านทานแบบตัวคูณ 4 ตัว เพื่อใช้สำหรับเลือกย่านการวัดในแต่ละย่าน
ตำแหน่ง A ถ้าเลือกย่านการวัดที่ 10 mV จึงไม่จำเป็นที่จะต้องต่อตัวต้านทานแบบตัวคูณเข้ากับวงจร เนื่องจากว่าถ้าต่อแรงดันไฟฟ้าขนาด 5 mV คร่อมขั้วบวกและขั้วลบของเครื่องวัดจะทำให้เข็มของเครื่องวัดชี้แสดงครึ่งหนึ่งของ FSD แต่ถ้าต่อแรงดันไฟฟ้าขนาด 10 mV จะทำให้เข็มเบี่ยงเบนไปเต็ม FSD
ตำแหน่ง B ถ้าเลือกย่านการวัดที่ 10 mV แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มเข้ามาซึ่งมีค่าเท่ากับ 90 mA ( 100 mA - 10 mV ) จะต้องไปตกคร่อมที่ตัวต้านทานแบบตัวคูณตัวแรก ( Rmlt1 ) ซึ่งมีค่าความต้านทานเท่ากับ

ตำแหน่ง C ถ้าเลือกย่านการวัดที่ 1 V ( 1,000 mV ) แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นซึ่งเท่ากับ 990 mV (1,000 mV - 10 mV ) จะต้องไปตกคร่อมที่ตัวต้านทานแบบตัวคูณที่สอง ( Rmlt2 ) ซึ่งมีค่าความต้านทานเท่ากับ

ตำแหน่ง D เลือกย่านการวัด 10 V หรือ 10,000 mV ซึ่งส่วนต่างของแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 10,000 mV - 10 mV = 9,990 mV

ตำแหน่ง E เลือกย่านการวัด 100 V หรือ 100,000 mV มีส่วนต่างของแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 100,000 mV - 10 = 99,990 mV

รูปแสดงโวลต์มิเตอร์ที่มีย่านการวัดหลายย่าน

รูป (ข) แสดงรูปลักษณะภายนอกของสวิตซ์เลือกตำแหน่ง ซึ่งจะใช้สำหรับเลือกย่านแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการวัด ส่วนรูป (ค) แสดงการใช้โวลต์มิเตอร์วัดแรงดันไฟฟ้าในวงจร

การวัดแรงดันไฟฟ้า

ข้อควรปฏิบัติเมื่อใช้โวลต์วัดแรงดันไฟฟ้าในวงจร มีดังนี้

1. ต้องตั้งย่านการวัดให้อยู่ในย่านสูงสุดก่อนเสมอ (100 V) จากนั้นจึงค่อยลดลงตามขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ทำการวัดได้
2. ต่อสายสีแดง ( + ) เข้ากับด้านที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวก และต่อสายสีดำ ( - ) เข้ากับด้านที่มีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบ
3. การต่อโวลต์มิเตอร์จะต้องต่อขนานกับตัวอุปกรณ์ที่ต้องการวัด
4. ค่าความคลาดเคลื่อนของแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากเครื่องวัดแบบแอนะล็อก จะมีค่าประมาณ 3% ดังนั้น ถ้าวัดแรงดันไฟฟ้าขนาด 7 V ค่าที่อ่านได้จะประมาณ 6.7-7.3 V
5. การอ่านค่าแรงดันไฟฟ้าจากเครื่องวัดจะต้องอ่านในลักษณะตั้งตรงกับเข็มของเครื่องวัดทั้งนี้เพื่อให้เข็มของเครื่องวัดและเงาของเข็มในกระจกทับกันพอดีจึงจะได้ค่าที่ถูกต้อง

โอห์มมิเตอร์

ค่าความต้านทานสามารถวัดโดยใช้เครื่องวัดที่อาศัยหลักการทำงานของขดลวดเคลื่อนที่เช่นเดียวกัน จากรูป (ก) แสดงโครงสร้างภายในของโอห์มมิเตอร์ สิ่งที่แตกต่างของเครื่องวัดชนิดนี้ คือ แบตเตอรี่ขนาด 1.5 V ที่ใช้เป็นแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าเมื่อใช้วัดค่าความต้านทานเมื่อนำสายวัดมาแตะกันเข็มของเครื่องวัดจะชี้เต็มสเกล (0 ) โดยสามารถปรับค่าความต้านทานจนเข็มชี้ FSD ( 1 mA ) ค่าความต้านทานรวมที่ทำให้เข็มของเครื่องวัดชี้เต็มสเกลนี้มีค่าเท่ากับ

เนื่องจากค่าความต้านทานของขดลวดเคลื่อนที่ (Rm) มีค่าเท่ากับ 10 ดังนั้น ตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ภายในจึงต้องปรับให้มีค่าเท่ากับ 1,490 (1,500 - 10 = 1,490 ) เพื่อที่จะทำให้ค่าความต้านทานรวมของวงจรเท่ากับ 1,500 และทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าสูงสุด ( Im ) ที่ทำให้เข็มชี้เต็มสเกล (FSD) ซึ่งมีค่าเท่ากับ 1 mA การปรับค่าความต้านทานให้เครื่องวัดชี้ที่ตำแหน่ง 0 นี้เรียกว่า การปรับค่าศูนย์โอห์ม (Zero -Ohms Adjust) โดยเมื่อนำสายวัดมาแตะกันเข็มของเครื่องวัดชี้เต็มสเกล (ด้านขวาสุด) ซึ่งแสดงว่าไม่มีค่าความต้านทานระหว่างสายวัดทั้งสอง (0 ) แต่เมื่อมีค่าความต้านทานใด ๆ อยู่ระหว่างสายวัดทั้งสองค่าความต้านทานนี้จะทำให้ระยะการเบี่ยงเบนของเข็มชี้เปลี่ยนแปลงไป โดยถ้าค่าความต้านทานสูงจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรได้น้อย ส่งผลให้การเบี่ยงเบนของเข็มชี้เกิดขึ้นน้อยตามไปด้วย ดังในรูป ( ข )

เหตุที่ต้องปรับค่าศูนย์โอห์มให้กับเครื่องวัดเนื่องจากการคายประจุของแบตเตอรี 1.5 V ภายในของเครื่องวัดเมื่อเวลาผ่านไปนั่นเอง การลดค่าความต้านทานของตัวต้านทานปรับค่าได้จะทำให้ค่ากระแสสูงสุด (Im) ยังคงทำให้เข็มชี้เต็มสเกล (FSD) อยู่เช่นเดิม นั่นคือ มีกระแสไฟฟ้าปริมาณ 1 mA ไหล เมื่อนำสายวัดทั้งสองมาแตะกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อแบตเตอรี่ภายในคายประจุจนเหลือแรงดันไฟฟ้า 1 V จะต้องทำการปรับค่าความต้านทานให้เท่ากับ 990 ดังนั้น ค่าความต้านทานของวงจรในเครื่องวัดจึงมีค่าเท่ากับ

ซึ่งขณะนี้ถือว่าเครื่องวัดได้ทำการปรับศูนย์โอห์มแล้ว เนื่องจากมีกระแสไฟฟ้าไหลเข้าไปในขดลวดเคลื่อนที่มีค่าเท่ากับ 1 mA และทำให้เข็มชี้เต็มสเกล FSD
รูปที่ 14 - 13 (ก) แสดงตัวอย่างของโอห์มมิเตอร์ที่มีกระแสไฟฟ้าไหลภายใน 1 mA และมีค่าความต้านทานของขดลวด 10 โดยนำโอห์มมิเตอร์นี้มาวัดตัวต้านทาน 3 ค่า เพื่อแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองของโอห์มมิเตอร์ต่อการวัดค่าความต้านทาน

รูปแสดงการตอบสนองของโอห์มมิเตอร์ต่อตัวต้านทานค่าต่างๆ

1. ถ้านำสายวัดทั้งสองมาแตะกัน ค่าความต้านทานรวมของวงจรจะมีค่าเท่ากับ

และทำให้เข็มชี้เบี่ยงเบนไปเต็มสเกล ดังแสดงในรูป (ข)

2. ถ้าวัดตัวต้านทานค่า 1,500 ค่าความต้านทานรวมของวงจรจะมีค่าเท่ากับ

เนื่องจากกระแสไฟฟ้า 1 mA ทำให้เข็มชี้เต็มสเกล ดังนั้นกระแสไฟฟ้า 0.5 mA จึงทำให้เข็มเบี่ยงเบนไปครึ่งหนึ่งของสเกล ดังแสดงในรูป (ค)

3. ถ้าวัดตัวต้านทานค่า 4,500 ค่าความต้านทานรวมของวงจรจะมีค่าเท่ากับ

ดังนั้น กระแสไฟฟ้า 0.25 mA จึงทำให้เข็มของเครื่องวัดเบี่ยงเบนไป 1 ใน 4 ของสเกล ดังแสดงในรูปที่ 14 - 13 (ง)

ย่านการวัดของโอห์มมิเตอร์

รูป (ก) แสดงรูปลักษณะภายนอกของโอห์มมิเตอร์ ซึ่งมีย่านการวัดหลายย่านส่วนรูป (ข) แสดงค่าความต้านทานที่ต่อแบบอันดับ และค่าความต้านทานชันท์ที่ต่ออยู่ภายในเพื่อใช้สำหรับเลือกย่านการวัดค่าความต้านทานที่แตกต่างกัน สำหรับย่านการวัดของโอห์มมิเตอร์นี้จะแปลความหมายแตกต่างไปจากของแอมมิเตอร์ และโวลต์มิเตอร์ ดังแสดงในรูป (ก) ย่านการวัด R x 1, R x 10 และ R x 100 จะใช้เป็นค่าตัวคูณกับค่าที่อ่านได้ ตัวอย่างเช่น ถ้าเข็มชี้ที่ตำแหน่ง 500 และตั้งย่านการวัดที่ R x 10 ดังนั้น ค่าความต้านทานที่วัดได้จริงจะมีค่าเท่ากับ

ภายในโอห์มมิเตอร์จะมีแบตเตอรีขนาดเล็ก 1.5 V ซึ่งจะใช้สำหรับย่านการวัด R x 1, R x 10 และ R x 100 และใช้แบตเตอรีขนาด 9 หรือ 15 V สำหรับย่านการวัด R x 1000 หรือสูงกว่ารูป ( ข ) แสดงวงจรภายในของโอห์มมิเตอร์ เมื่อเลือกย่านการวัด R x 1 ซึ่งจะไม่มีตัวต้านทานแบบตัวคูณมาต่ออันดับ หรือตัวต้านทานชันท์มาต่อชขนานกับตัวต้านทานภายใน ดังนั้นเมื่อนำสายวัดทั้งสองมาแตะกันจึงทำให้เข็มของเครื่องวัดชี้ไปด้านขวาสุดของสเกล (0 )

รูปแสดงโอห์มมิเตอร์ที่มีย่านการวัดหลายย่าน

การวัดค่าความต้านทานด้วยโอห์มมิเตอร์

ข้อควรปฏิบัติเมื่อใช้โอห์มมิเตอร์วัดค่าความต้านทานในวงจร มีดังนี้

1. นำปลายสายวัดทั้งสองมาแตะกัน จากนั้นให้ปรับที่ปุ่ม Zero - Ohms Adjust เพื่อให้เข็มของเครื่องวัดชี้ที่ตำแหน่ง 0 การทำเช่นนี้เพื่อตรวจสอบว่าเครื่องวัดยังทำงานได้ถูกต้อง
2. ต้องแน่ใจว่าไม่ม่แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่อเข้ากับอุปกรณ์ที่ต้องการวัด ทั้งนี้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ในวงจรเมื่อรวมกับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ภายในจะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรมากเกินไป ซึ่งจะทำความเสียหายให้กับเครื่องวัดได้
3. ต่อสายวัดคร่อมกับอุปกรณ์ที่ต้องการวัด อ่านค่าที่วัดได้จากสเกล จากนั้นนำค่าที่อ่านได้คูณเข้ากับย่านาการวัดที่ตั้งไว้ ได้แก่ x1 , x10 , x100 , x1,000 หรือมากกว่า
4. เมื่อทำการวัดค่าความต้านทานของอุปกรณ์ใด ๆ ขณะที่อุปกรณ์นั้นยังต่ออยู่ในวงจรจะทำให้ค่าที่วัดได้ผิดพลาด ทั้งนี้เนื่องจากผลของตัวต้านทานอื่นที่อาจต่อขนานกับอุปกรณ์ที่ต้องการวัดนี้ การแก้ไขทำได้โดยให้ปลดปล่อยด้านหนึ่งของอุปกรณ์ที่ต้องการวัดออก จากนั้นจึงทำการวัด

ออสซิสโลสโคป (Oscilloscope)

ออสซิสโลสโคป หรือบางครั้งเรียกสั้น ๆ ว่า สโคป ( Scope ) ที่ใช้งานกันอยู่ทั่ว ๆ ไป ดังแสดงในรูป สำหรับการใช้งานของออสซิสโลสโคปนั้น จะใช้แสดงรูปคลื่นสัญญาณ หรือช่วงห่างของสัญญาณ โดยรูปคลื่นสัญญาณที่ได้อาจเป็นแบบไซน์ แบบสี่เหลี่ยม แบบสามเหลี่ยมหรือแบบฟันเลื่อย เป็นต้น สำหรับความแตกต่างของรูปคลื่นสัญญาณจะขึ้นอยู่กับการวัดที่จุดใด ๆ ภายในวงจร จากนั้นรูปคลื่นสัญญาณที่ได้จะไปปรากฏที่หลอดคาโธด ( Cathoe - Ray Tube , CRT ) ซึ่งมีลักษณะเป็นจอแสดงผลเช่นเดียวกับจอของเครื่องรับโทรทัศน์ และจอของเครื่องคอมพิวเตอร์จากรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏบนจอ CRT นี้ ทำให้สามารถวัด หรือคำนวนหาคาบเวลา ความถี่และคุณลักษณะของแอมปลิจูด เช่น ค่า rms , ค่าเฉลี่ย , ค่า peak - to peak เป็นต้น

รูปออสซิลโลสโคป

นอกจากนั้น ออสซิสโลสโคปยังช่วยให้สามารถตรวจสอบหาจุดเสียที่เกิดภายในวงจรได้ รูปแสดงความแตกต่างของรูปคลื่นสัญญาณจากการวัดที่จุดวัดที่แตกต่างกันภายในวงจร ซึ่งรูปคลื่นสัญญาณ หรือข้อมูลที่ได้รับจากการวัดด้วยออสซิสโลสโคปนี้เป็นประโยชน์มากมายแก่นักอิเล็กทรอนิกส์ในการวิเคราะห์การทำงานของวงจร

รูปแสดงรูปสัญญาณที่ได้จากการวัดที่จุดต่างๆ ในวงจร

การควบคุมการทำงาน

ออสซิสโลสโคปที่ใช้ในปัจจุบันได้รับการออกแบบให้มีรูปลักษณะที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามสำหรับการทำงานในฟังก์ชันหลัก ๆ จะยังคงลักษณะการใช้งานที่คล้ายกัน รูปแสดงปุ่มฟังก์ชันบริเวณด้านหน้าของออสซิสโลสโคปทั่ว ๆ ไป ซึ่งประกอบด้วยปุ่มฟังก์ชันควบคุมทำงาน ดังนี้

ฟังก์ชันควบคุมทั่วไป

- ควบคุมความเข้มของลำแสง ( Intensity Control ) ช่วยควบคุมความสว่างของรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏบนจอ CRT
- ควบคุมความคมชัด ( Focus Control ) ปรับความคมชัดของสัญญาณ และรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏบนจอ
- สวิตซ์เปิด/ปิดเครื่อง ( Power On/Off ) เป็นสวิตซ์ควบคุมการเปิด หรือปิดใช้งานออสซิสโลสโคป พร้อมทั้งแสดงไฟบอกขณะเปิดใช้งาน

ออสซิสโลสโคปบางแบบสามารถที่จะแสดงรูปคลื่นสัญญาณได้มากกว่า 1 รูปคลื่น ดังแสดงในรูป โดยเรียกออสซิสโลสโคปชนิดนี้ว่า ออสซิสโลสโคปแบบ Dual - trace Oscilloscope ซึ่งออสซิสโลสโคปแบบนี้มีประโยชน์ทำให้เราสามารถทำการเปรียบเทียบเฟสแอมปลิจูด รูปลักษณะของสัญญาณ และคาบเวลาของ 2 รูปคลื่นสัญญาณ ที่วัดจากจุดทดสอบ 2 จุด โดยการป้อนสัญญาณแรกเข้าที่ช่องรับสัญญาณ A (Channel A) และสัญญาณที่สองเข้าที่ช่องรับสัญญาณ B (Channel B)

เครื่องกำเนิดสัญญาณ (Function Generator)

หลังการการสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ เสร็จเรียบร้อยแล้ว อาจมีความจำเป็นต้องป้อนสัญญาณที่มีรูปแบบและความถี่ที่แน่นอนเข้าไปในวงจร ทั้งนี้ก็เพื่อเป็นการทดสอบการทำงานของวงจรที่สร้างขึ้น สำหรับเครื่องกำเนิดสัญญาณที่สามารถนำไปใช้งานได้หลายหน้าที่ และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย มีชื่อเรียกว่า Function Generator ซึ่งเครื่องกำเนิดสัญญาณนี้จะให้รูปสัญญาณออกมาได้หลายแบบ เช่น รูปคลื่นไซน์ รูปสี่เหลี่ยม รูปสามเหลี่ยม หรือแบบฟันเลื่อย เป็นต้นรูป (ก) แสดงภายถ่ายของเครื่องกำเนิดสัญญาณ ส่วนรูป (ข) แสดงภาพวาดของเครื่องกำเนิดสัญญาณที่สามารถทำการตั้งโปรแกรมการทำงานได้

รูปแสดงเครื่องกำเนิดสัญญาณ