แปลงแรงดันเอาต์พุตแคลมป์เป็นกระแสอย่างไม่ผิดหน่วย

แคลมป์ที่ต่อเข้าช่องแรงดันของออสซิลโลสโคปไม่ได้ทำให้ตัวเลขบนจอกลายเป็นกระแสโดยอัตโนมัติทุกแบบ บางชุดสื่อสารความไวและหน่วยกับเครื่องได้ บางชุดส่งเพียงแรงดันออกมา ผู้วัดจึงต้องตามเส้นทางข้อมูลตั้งแต่สายที่หนีบจนถึงไฟล์ที่ส่งต่อ มิฉะนั้นรูปคลื่นที่ดูสมเหตุสมผลอาจมีขนาดผิดสิบเท่า บทนี้ใช้ชุดทดลองแรงดันต่ำและค่าความไวสมมติ เพื่ออธิบายการแปลงหน่วย ไม่ใช่ข้อกำหนดของหัววัดจริงรุ่นใด

ความไวคือแรงดันต่อกระแส ไม่ใช่ตัวคูณที่เลือกตามขนาดรูป

กำหนดความไว S เป็นแรงดันเอาต์พุตต่อกระแส มีหน่วย V/A ถ้าหัววัดอยู่ในช่วงเชิงเส้น ความสัมพันธ์คือ Vout = S × I + Vzero โดย Vzero เป็นแรงดันเมื่อกระแสเป็นศูนย์ ดังนั้นกระแสคือ I = (Vout − Vzero)/S การหาร V ด้วย V/A ทำให้เหลือ A ซึ่งเป็นวิธีตรวจหน่วยที่ช่วยจับการคูณผิดทิศได้ ก่อนใช้สมการต้องตรวจด้วยว่าหัววัดตรวจส่วนกระแสตรงได้หรือเป็นชนิดกระแสสลับอย่างเดียว

ตัวเลข 20 mV/A หมายถึงกระแสหนึ่งแอมแปร์ให้แรงดันยี่สิบมิลลิโวลต์ ไม่ได้หมายถึงยี่สิบแอมแปร์ต่อมิลลิโวลต์ หากต้องการเขียนเป็นตัวคูณกลับจะได้ 50 A/V เพราะ 20 mV/A เท่ากับ 0.020 V/A ทั้งสองรูปใช้ได้ แต่ควรเก็บรูปที่ผู้ผลิตระบุไว้ก่อนแล้วบันทึกการแปลงแยกต่างหาก เมื่อเปลี่ยนย่านหัววัดต้องแก้ค่าความไวด้วย ไม่ใช่เปลี่ยนเฉพาะจำนวนโวลต์ต่อช่องบนจอ

1. 1
   แรงดันดิบ

   Vout รวมสัญญาณกับศูนย์

2. 2
   ลบศูนย์

   Vout − Vzero

3. 3
   หารความไว

   I = แรงดันสุทธิ / S

4. 4
   กำหนดทิศ

   เครื่องหมายอิงลูกศรหัววัด

ใช้สมการกับหัววัดในช่วงเชิงเส้นและความไวที่ตรวจแล้ว

ตัวอย่างสมมติที่รวมศูนย์และทิศทาง

สมมติชุดแคลมป์ให้ความไว 20 mV/A วัดศูนย์ได้ +4 mV และเมื่อหนีบสายตามลูกศรได้ +164 mV แรงดันที่เกิดจากกระแสจึงเป็น 164 − 4 = 160 mV กระแสเท่ากับ 160/20 = 8 A ถ้าใช้แรงดันดิบหารทันทีจะได้ 8.2 A ต่างไป 0.2 A ความต่างนี้มาจากศูนย์ของระบบ ไม่ใช่กระแสส่วนเกินที่โหลดกินเพิ่ม และไม่ควรแก้ด้วยการเลื่อนรูปให้พอดีโดยไม่จดค่าที่เลื่อน

ถ้าข้อมูลอีกช่วงให้แรงดัน −56 mV โดยศูนย์ยังเป็น +4 mV จะได้แรงดันสุทธิ −60 mV และกระแส −3 A เครื่องหมายลบหมายถึงการไหลสวนทิศบวกที่กำหนด ไม่ได้แปลว่าหัววัดเสีย หากเปลี่ยนทิศหนีบระหว่างเก็บข้อมูลโดยไม่เปลี่ยนคำอธิบายทิศทาง ความหมายของการรับและคืนพลังงานจะสลับกัน จึงควรระบุว่าลูกศรชี้จากแหล่งจ่ายไปโหลด พร้อมรูปหรือคำบรรยายจุดหนีบในบันทึก

ตรวจกลับด้วยสมการไปข้างหน้า กระแส 8 A ต้องให้ 8 × 20 + 4 = 164 mV และกระแส −3 A ต้องให้ −3 × 20 + 4 = −56 mV เมื่อย้อนกลับได้ตรงจึงลดโอกาสผิดเครื่องหมายหรือหน่วย แต่ยังไม่ใช่การสอบเทียบความไว เพราะทั้งการคำนวณไปและกลับใช้ค่า S เดียวกัน หาก S ตั้งผิด การตรวจกลับก็ยังผ่านได้ ต้องมีแหล่งกระแสอ้างอิงหรือวิธีวัดอิสระมาช่วยตรวจ

ตั้งค่าช่องวัดและไฟล์โดยไม่แปลงซ้ำ

เริ่มจากดูว่าช่องอินพุตรับแรงดันแบบใดและต้องใช้การต่อปลายสายตามข้อกำหนดอะไร การเลือกความต้านทานอินพุตผิดอาจเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุตที่หัววัดส่งมาได้ จึงไม่ควรสมมติว่าทุกแคลมป์ใช้ช่องเหมือนกัน จากนั้นตรวจชื่อหน่วยบนจอและในไฟล์ ถ้าระบบแปลงเป็น A แล้ว การนำข้อมูลไปหารด้วย 0.020 อีกครั้งจะเป็นการแปลงซ้ำ แม้โปรแกรมจะยอมคำนวณก็ไม่มีความหมายตามหน่วย

สำหรับไฟล์ที่เก็บแรงดัน ให้รักษาคอลัมน์ดิบและสร้างคอลัมน์กระแสใหม่พร้อมสูตร อย่าเขียนทับข้อมูลเดิม ค่าศูนย์ควรได้จากการตรวจที่มีเงื่อนไขสอดคล้องกับช่วงวัด เช่น ย่านเดิมและอุณหภูมิใกล้กัน ห้ามหักค่าเฉลี่ยของรูปคลื่นทั้งหมดเพื่อบังคับให้เป็นศูนย์ เพราะจะลบกระแสตรงจริงออกด้วย การหักศูนย์กับการเลือกการเชื่อมต่อแบบตัดส่วนกระแสตรงเป็นการเปลี่ยนข้อมูลคนละแบบ

1. 1
   ค่าที่อ่าน

   164 mV; ศูนย์ 4 mV

2. 2
   แรงดันสุทธิ

   164 − 4 = 160 mV

3. 3
   กระแส

   160 / 20 = 8 A

4. 4
   ตรวจกลับ

   8 × 20 + 4 = 164 mV

ตัวเลขสมมติ ไม่ใช่สเปกผลิตภัณฑ์

แปลงความคลาดเคลื่อนให้เห็นผลต่อกระแส

สมมติความไม่แน่นอนของแรงดันศูนย์สำหรับการเปรียบเทียบนี้เป็น ±2 mV เพียงส่วนนี้แปลงเป็นกระแสได้ ±2/20 = ±0.1 A ไม่ได้หมายความว่าความไม่แน่นอนรวมของผลวัดเป็น ±0.1 A เพราะยังมีความผิดพลาดของความไว ออสซิลโลสโคป และตำแหน่งสาย ถ้ากำลังเปรียบเทียบการเปลี่ยนเพียง 0.05 A ขอบเขตของศูนย์สมมตินี้ก็ใหญ่กว่าผลที่สนใจแล้ว จึงต้องปรับวิธีวัดก่อนสรุปผล

การเพิ่มความไวอาจทำให้เห็นกระแสเล็กชัดขึ้น แต่ต้องตรวจช่วงกระแสสูงสุดและแรงดันเอาต์พุตสูงสุดตามย่านใหม่ด้วย รูปที่ยอดถูกตัดไม่สามารถกู้ขนาดจริงด้วยการหารสเกลที่ถูกต้องได้ การตรวจหน่วยจึงเป็นเพียงหนึ่งขั้นของการตรวจความใช้ได้ของข้อมูล รายงานที่ดีควรให้แรงดันดิบ ความไว ศูนย์ ทิศบวก และระบุว่าหน่วยแอมแปร์ถูกคำนวณที่ขั้นใด เพื่อให้ผู้อ่านตรวจผลได้โดยไม่เดาการตั้งค่า

เมื่ออ่านเป็นจำนวนช่องบนจอ ให้แปลงจำนวนช่องเป็นแรงดันก่อนใช้ความไว เช่น ช่วงละ 40 mV และสัญญาณสูงจากเส้นศูนย์สี่ช่วงจะเป็น 160 mV ไม่ใช่ 40 mV การซูมแนวตั้งภายหลังอาจเปลี่ยนจำนวนช่องที่เห็นแต่ไม่เปลี่ยนค่าตัวอย่างที่เก็บ จึงควรใช้ค่าตัวเลขที่มีหน่วยและตรวจค่าศูนย์แยกจากตำแหน่งวางรูปบนหน้าจอ