เครื่องมือและการวัด

เพิ่มความไวด้วยหลายรอบบนชุดทดลองและการหารกลับ

นับจำนวนรอบที่ผ่านปากแคลมป์ในทิศเดียวกัน คำนวณกระแสจริง และประเมินผลของสายเพิ่มต่อวงจรทดลอง

การวัดกระแสเล็กด้วยแคลมป์อาจเห็นการแกว่งของศูนย์มากกว่าสัญญาณที่ต้องการ ในชุดทดลองที่เดินสายได้เอง การนำสายเส้นเดิมผ่านปากแคลมป์หลายรอบช่วยเพิ่มผลแม่เหล็กที่หัววัดรับรู้ แต่ความไวที่เพิ่มมาพร้อมภาระการนับรอบ การหารกลับ และผลของสายที่เพิ่มเข้าวงจร วิธีนี้เหมาะกับการทดลองที่ควบคุมได้ ไม่ใช่เหตุผลให้รื้อหรือดัดแปลงสายรถที่กำลังทำงานโดยไม่ทราบผลกระทบ

จำนวนรอบที่ผ่านช่องสำคัญกว่าจำนวนวงที่มองเห็น

หัววัดตอบสนองต่อผลรวมกระแสที่ลอดผ่านช่องตามทิศทาง หากสายเดียวที่มีกระแส I ผ่านช่อง N ครั้งในทิศเดียวกัน ผลที่หัววัดรับรู้เทียบเท่า N × I สำหรับการใช้งานหนึ่งรอบ จึงอธิบายด้วยหน่วยแอมแปร์รอบได้ หากหนึ่งช่วงผ่านสวนทิศ ต้องหักรอบนั้นออก การนับเฉพาะวงสายที่เห็นด้านนอกปากอาจผิด เพราะส่วนปลายสายอาจทำให้จำนวนครั้งที่ลอดช่องไม่เท่ากับจำนวนวงที่ผู้วัดนึกไว้

ก่อนเปิดแหล่งจ่าย ให้ไล่สายจากต้นทางไปปลายทางและทำเครื่องหมายทุกช่วงที่ผ่านปากในทิศบวก ถ่ายภาพให้เห็นทางกลับด้วย สายไปและกลับของวงจรไม่ควรลอดรวมจนผลหักล้างกัน หากใช้หลายรอบจริง ต้องแน่ใจว่าปากหัววัดปิดสนิทและฉนวนไม่ถูกบีบ จำนวนรอบที่มากจนจัดสายไม่แน่นอนอาจทำให้การวัดซ้ำด้อยลง แม้สัญญาณเอาต์พุตดูสูงขึ้น

ภาพอธิบาย 1นับรอบพร้อมทิศทาง
  1. สายเส้นเดียว

    กระแส I ไหลตลอดเส้น

  2. ผ่าน N ครั้ง

    ทิศเดียวกันได้ N × I

  3. หัววัดหนึ่งรอบ

    อ่านกระแสเทียบ N × I

  4. หารคืน

    กระแสจริง = ค่าหนึ่งรอบ / N

นับทุกครั้งที่สายลอดช่อง ไม่ใช่นับวงภายนอกอย่างเดียว

ตัวอย่างสมมติห้ารอบและการตรวจหน่วย

สมมติแคลมป์มีความไวหนึ่งรอบ 100 mV/A นำสายผ่านห้ารอบในทิศเดียวกัน และวัดเอาต์พุตหลังหักศูนย์ได้ 150 mV ถ้าหารด้วยความไวหนึ่งรอบจะได้ 1.50 A ซึ่งเป็นค่าที่เทียบกับการลอดหนึ่งครั้ง กระแสในสายจริงจึงเป็น 1.50/5 = 0.30 A หรือคำนวณตรงเป็น 150/(100 × 5) = 0.30 A ตัวเลขทั้งหมดเป็นตัวอย่างเพื่อฝึกคิด ไม่ใช่ความไวหรือพิกัดของสินค้าจริง

ถ้าตั้งช่องออสซิลโลสโคปให้แปลงรอบเพิ่มไว้แล้ว เช่น ใช้ความไวรวม 500 mV/A จอจะอ่าน 0.30 A ทันที ห้ามหารห้าอีกครั้ง การจดว่าหน้าจอแสดงกระแสเทียบหนึ่งรอบหรือกระแสจริงหลังแก้จำนวนรอบจึงสำคัญพอ ๆ กับการนับสาย ในไฟล์ที่ส่งให้คนอื่นควรเก็บแรงดันดิบ ความไวเดิม จำนวนรอบ และสูตร เพื่อไม่ให้คนปลายทางแปลงซ้ำหรือเข้าใจว่าโหลดกิน 1.50 A

สมมติศูนย์เอาต์พุตคลาด ±5 mV ที่ความไวหนึ่งรอบ 100 mV/A ผลต่อกระแสหนึ่งรอบเป็น ±0.05 A แต่เมื่อใช้ห้ารอบและเงื่อนไขศูนย์เท่าเดิม ผลต่อกระแสจริงเป็น ±0.01 A ประโยชน์นี้ใช้ได้กับส่วนความคลาดเคลื่อนแรงดันที่สมมติคงเดิม ไม่ได้ทำให้ความผิดพลาดเชิงสัดส่วนของหัววัดลดลงห้าเท่า หากความไวผิดหนึ่งเปอร์เซ็นต์ ผลกระแสหลังหารรอบก็ยังผิดเป็นสัดส่วนใกล้เดิม

ความไวเพิ่มแต่สายอาจเปลี่ยนสิ่งที่กำลังวัด

สายเพิ่มมีความต้านทานและความเหนี่ยวนำ การจัดเป็นหลายรอบจึงอาจเปลี่ยนแรงดันที่ถึงโหลดและรูปร่างกระแสพัลส์ สำหรับระบบที่ตอบสนองเร็ว ความไวที่ดีขึ้นอาจแลกกับแบนด์วิดท์ที่ลดหรือการสั่นเพิ่ม การใช้สูตร N × I ถือว่ากระแสในสายเป็นสิ่งที่ต้องการวัด แต่ถ้าการเพิ่มสายทำให้กระแสเปลี่ยนจากวงจรเดิม ค่าที่ถูกแปลงแล้วก็เป็นค่าของชุดทดลองที่ถูกเปลี่ยน ไม่ใช่ค่าก่อนดัดแปลง

ตัวอย่างสมมติ หากสายเพิ่มมีความต้านทานรวม 0.20 Ω และกระแสจริง 0.30 A แรงดันตกเพิ่มเป็น 0.30 × 0.20 = 0.060 V และกำลังสูญเสีย 0.30² × 0.20 = 0.018 W ตัวเลขนี้อาจน้อยหรือมากขึ้นกับแรงดันและความไวของโหลด จึงควรวัดแรงดันที่ขั้วโหลดก่อนและหลังเพิ่มสาย ไม่ควรประเมินจากกำลังความร้อนอย่างเดียว เพราะโหลดที่ไวต่อแรงดันอาจเปลี่ยนสถานะแม้สายไม่ร้อน

ภาพอธิบาย 2ห้ารอบที่ 100 mV/A
  1. เอาต์พุตสุทธิ

    150 mV หลังหักศูนย์

  2. เทียบหนึ่งรอบ

    150 / 100 = 1.50 A

  3. กระแสจริง

    1.50 / 5 = 0.30 A

  4. ผลจากศูนย์

    ±5 / (100 × 5) = ±0.01 A

ตัวอย่างสมมติ; จอที่แก้รอบแล้วห้ามหารซ้ำ

ตรวจช่วงกระแสและทดสอบการหารกลับ

จำนวนรอบเพิ่มทำให้หัววัดเห็นผลรวมสูงขึ้น จึงต้องนับทั้งส่วนกระแสตรงและยอดพัลส์เมื่อเทียบกับข้อกำหนดหัววัด การวัดกระแสต่ำในภาวะคงที่อาจดูปลอดช่วง แต่ยอดเริ่มทำงานคูณห้าสามารถเกินช่วงที่เลือกได้ ถ้ารูปคลื่นตัดยอด การหารจำนวนรอบไม่แก้การสูญเสียข้อมูล ต้องเลือกย่านหรือจำนวนรอบใหม่แล้วเก็บข้อมูลใหม่ภายในพิกัดที่รองรับ

วิธีตรวจที่ทำได้ในชุดแรงดันต่ำคือวัดกระแสคงที่ด้วยหนึ่งรอบและหลายรอบ โดยรักษาแรงดันที่โหลดให้ใกล้กันและมีวิธีอิสระตรวจผล หากหนึ่งรอบอ่านใกล้ 0.30 A และห้ารอบก่อนหารอ่านใกล้ 1.50 A ก็สอดคล้องกับความสัมพันธ์ที่ตั้งไว้ แต่ต้องเผื่อความคลาดเคลื่อนและตรวจว่าการย้ายสายไม่ได้เปลี่ยนโหลด บันทึกที่ดีจะระบุจำนวนครั้งที่ลอดช่องจริง ทิศทาง และการตั้งสเกล ไม่ใช้คำว่าเพิ่มห้ารอบซึ่งอาจตีความว่าเดิมหนึ่งรอบบวกเพิ่มอีกห้า

การเลือกจำนวนรอบควรเผื่อยอดที่ยังไม่ทราบขนาดไว้ในแผนเริ่มต้นด้วย อาจเริ่มเก็บด้วยหนึ่งรอบในย่านที่รองรับก่อน แล้วค่อยเพิ่มรอบสำหรับภาวะกระแสต่ำที่ตรวจแล้วว่าไม่มีพัลส์เกินช่วง ระบุการเปลี่ยนจำนวนรอบเป็นคนละการตั้งค่าการวัด และไม่รวมข้อมูลดิบสองแบบในคอลัมน์เดียวโดยไม่มีข้อมูลกำกับ

แหล่งอ้างอิงและอ่านเพิ่มเติม

เรียบเรียงคำอธิบายและตัวอย่างขึ้นใหม่จากหลักการในแหล่งข้อมูลต่อไปนี้

  1. Making Accurate Current Measurements on Power Supplies with Oscilloscopes · Tektronix

อ่านต่อเรื่องใกล้กัน

ถามเรื่องหนังสือ ตะกร้า