เครื่องมือและการวัด

หน้าสัมผัสปลายโพรบทำให้ผลวัดซ้ำไม่ตรงกันได้

วิเคราะห์ค่าที่แกว่งหลังยกและวางปลายโพรบด้วยช่วงข้อมูลสมมติ พร้อมวิธีแยกหน้าสัมผัส การโหลด และความเปลี่ยนของชิ้นงาน

การแตะจุดเดิมยังไม่เท่ากับการต่อแบบเดิม

ปลายโพรบอาจแตะตำแหน่งเดิมแต่พื้นที่สัมผัส แรงกด มุม และเส้นทางกราวด์ต่างกัน โดยเฉพาะจุดเล็กที่มีคราบหรือผิวเคลือบ การสัมผัสไม่คงที่ทำให้ความต้านทานทางต่อเปลี่ยนหรือเกิดการหลุดชั่วขณะ รูปคลื่นจึงอาจเปลี่ยนตามการวางมือ หากจะใช้ค่าต่างเล็กตัดสินชิ้นงาน ต้องประเมินการวัดซ้ำหลังยกแล้วต่อใหม่ด้วย ไม่ดูเฉพาะตัวเลขที่นิ่งเมื่อจับค้างไว้ครั้งเดียว

หน้าสัมผัสมีผลทั้งด้านไฟฟ้าและด้านการจัดชุด การกดแรงเกินไปอาจทำให้แผ่นวงจรโค้งหรือปลายเลื่อนไปแตะจุดข้างเคียง ส่วนการเปลี่ยนมุมอาจเปลี่ยนพื้นที่วงรอบทางกราวด์ จึงควรใช้อุปกรณ์ต่อที่เหมาะกับจุดทดสอบและพิกัดโพรบ ไม่ใช้การเพิ่มแรงมือเป็นวิธีทำให้ผลนิ่ง บทนี้ใช้ชุดทดลองแรงดันต่ำ ไม่ครอบคลุมการแทงฉนวนสายรถหรือจุดที่ไม่ทราบหน้าที่

ภาพอธิบาย 1หน้าสัมผัสเชื่อมกับความทำซ้ำได้
  1. การต่อใหม่

    พื้นที่สัมผัสและแรงกดอาจต่าง

  2. ทางไฟฟ้า

    ความต้านทานหรือการหลุดชั่วขณะเปลี่ยน

  3. รูปคลื่น

    ระดับหรือขอบอาจไม่สม่ำเสมอ

  4. ตรวจซ้ำ

    ยกและต่อใหม่ภายใต้ตัวแปรอื่นคงที่

ไม่ใช้ความนิ่งครั้งเดียวแทนการต่อซ้ำ

ผลต่อระดับคงที่กับผลต่อขอบไม่เท่ากัน

ถ้าหน้าสัมผัสเพิ่มความต้านทานอนุกรม แต่โพรบมีความต้านทานอินพุตสูง กระแสคงที่ที่ไหลผ่านอาจเล็กมากจนแรงดันตกไม่เด่น อย่าใช้เหตุผลนี้สรุปว่าหน้าสัมผัสไม่มีผล เพราะกระแสชาร์จความจุระหว่างขอบและการหลุดต่อเป็นครั้งคราวเป็นอีกกลไกหนึ่ง ต้องดูทั้งระดับนิ่งและความสม่ำเสมอของขอบ รวมถึงความสัมพันธ์กับการขยับปลาย

สมมติหน้าสัมผัสเพิ่ม R = 1 kΩ และมีความจุอินพุตที่ต้องชาร์จ 20 pF โดยละปัจจัยอื่น จะได้ค่าคงตัวเวลา RC = 20 ns แต่ตัวเลขนี้ไม่ใช่ค่าที่อนุมานได้จากการเห็นขอบช้าเพียงอย่างเดียว เพราะความต้านทานแหล่งและทางกราวด์ก็มีผล การอธิบายด้วยโมเดลต้องระบุสิ่งที่ละไว้ ไม่ใช้รูปคลื่นหนึ่งรูปยืนยันว่าความต้านทานหน้าสัมผัสเท่ากับหนึ่งกิโลโอห์มจริง

ตัวอย่างวัดซ้ำหลังต่อใหม่

สร้างข้อมูลสมมติจากแหล่งแรงดันต่ำคงที่ ชุดแตะมือหลังยกแล้ววางใหม่ห้าครั้งอ่านได้ 4.98, 5.02, 4.99, 5.01 และ 5.00 V ค่าเฉลี่ยเท่ากับ 5.00 V ส่วนช่วงสูงสุดลบต่ำสุดคือ 0.04 V หากมองเฉพาะค่าเฉลี่ยจะดูเหมือนการวัดดีมาก แต่ข้อมูลแสดงว่าการต่อใหม่มีการกระจายขนาดที่อาจกลบผลต่างของชิ้นงานที่สนใจ

สมมติใช้อุปกรณ์ยึดที่เหมาะสมแล้ววัดซ้ำได้ 5.000, 5.001, 4.999, 5.000 และ 5.000 V ค่าเฉลี่ยยังเป็น 5.000 V แต่ช่วงเหลือ 0.002 V หรือน้อยกว่าชุดแรกยี่สิบเท่า ชุดตัวเลขนี้แสดงการวัดซ้ำดีขึ้น ไม่ได้พิสูจน์ว่าค่าจริงเท่ากับ 5.000 V เพราะระบบอาจมีออฟเซตเหมือนกันทุกครั้ง ต้องมีแหล่งอ้างอิงและความไม่แน่นอนเพิ่มเติมหากจะตัดสินความแม่นยำ

ภาพอธิบาย 2เฉลี่ยเท่ากัน แต่กระจายต่างกัน
  1. แตะมือ

    4.98–5.02 V; เฉลี่ย 5.00 V

  2. ยึดเหมาะสม

    4.999–5.001 V; เฉลี่ย 5.000 V

  3. ช่วงข้อมูล

    40 mV เทียบ 2 mV

  4. ข้อสรุป

    ช่วงเล็กลง 20 เท่า; ยังไม่รับรองความแม่นยำ

ข้อมูลสมมติ ไม่ใช่ผลทดลองผลิตภัณฑ์

รักษาตัวแปรอื่นขณะเปรียบเทียบ

ระหว่างเปรียบเทียบการแตะมือกับอุปกรณ์ยึด ให้คงจุดกราวด์ ค่าทด ย่าน และเวลาอุ่นเครื่องเหมือนกัน ถ้าวัดแบบหนึ่งตอนเริ่มเปิดเครื่องและอีกแบบหลังวงจรร้อน ผลต่างอาจมาจากอุณหภูมิได้ ควรสลับกลับวิธีเดิมอีกครั้งหรือมีช่องอ้างอิงที่เหมาะสมเพื่อติดตามแหล่ง อย่าเลือกเฉพาะห้าค่าที่นิ่งที่สุดจากข้อมูลจำนวนมากโดยไม่บอกวิธีคัด

ต้องบันทึกข้อมูลที่หลุดต่อหรือรูปคลื่นกระโดดด้วย แต่แยกจากค่าปกติพร้อมเหตุผล แทนการเฉลี่ยทุกค่าให้ดูเรียบหรือทิ้งเงียบ ๆ ถ้าการหลุดเกิดบ่อยจนต้องคอยเลือกค่า วิธีต่อยังไม่พร้อมสำหรับงานเปรียบเทียบละเอียด การแก้ควรมุ่งที่ความมั่นคงของจุดทดสอบและอุปกรณ์ต่อ ไม่เพิ่มทศนิยมรายงานจนสร้างภาพว่าความไม่แน่นอนเล็กลง

ตรวจสภาพโดยไม่ทำลายจุดทดสอบ

ก่อนต่อให้ตรวจปลายและอุปกรณ์ยึดว่าหลวมหรือสึกหรือไม่ และทำความสะอาดตามวิธีที่เจ้าของอุปกรณ์อนุญาต อย่าขูดหรือเจาะผิวชิ้นงานโดยไม่มีข้อมูลจุดทดสอบ การจัดจุดวัดถาวรบนบอร์ดทดลองที่ออกแบบเองควรมีพื้นที่ให้ปลายและกราวด์ต่อได้มั่นคง พร้อมระบุชื่อจุดชัดเจน เพื่อไม่ต้องพึ่งแรงมือและความจำตำแหน่งทุกครั้ง

ถ้าเปลี่ยนอุปกรณ์ต่อแล้วรูปขอบต่าง อาจเป็นทั้งผลจากหน้าสัมผัสที่ดีขึ้นและค่าความจุหรือความเหนี่ยวนำของอุปกรณ์ใหม่ จึงต้องประเมินส่วนนี้ร่วมกัน ไม่ประกาศว่ารูปที่คมขึ้นคือค่าจริงโดยอัตโนมัติ การใช้สัญญาณอ้างอิงที่ทราบรูปและเหมาะกับโพรบช่วยตรวจชุดต่อได้ก่อนนำไปวัดจุดที่ยังไม่รู้ว่ารูปควรเป็นอย่างไร

รายงานการวัดซ้ำให้ตรงกับสิ่งที่ทดสอบ

ระบุว่าค่าห้าครั้งมาจากการอ่านต่อเนื่องขณะต่อค้างหรือการยกแล้วต่อใหม่ เพราะสองวิธีตอบคำถามต่างกัน วิธีแรกดูการกระจายตามเวลาเป็นหลัก ส่วนวิธีหลังรวมผลของการจัดหน้าสัมผัสใหม่ การรายงานค่าเฉลี่ยและช่วงพร้อมจำนวนครั้งช่วยให้คนอ่านเห็นความสามารถของวิธีต่อ แต่ช่วงจากห้าครั้งไม่ใช่ขอบเขตสูงสุดที่รับรองในอนาคต

ในตัวอย่างนี้ข้อสรุปที่รองรับคือวิธียึดใหม่ให้การกระจายต่ำกว่าในชุดข้อมูลสมมติ ไม่ใช่พิสูจน์ว่าทุกการแกว่งเดิมเกิดจากปลายโพรบ หากจะระบุสาเหตุต้องแยกการเปลี่ยนแหล่งและอุปกรณ์ต่อเพิ่มเติม ภาพประกอบแสดงขั้นจากหน้าสัมผัสไปสู่ผลอ่าน และเปรียบเทียบช่วง 40 กับ 2 mV โดยระบุชัดว่าเป็นข้อมูลสร้างเพื่อฝึกวิเคราะห์

แหล่งอ้างอิงและอ่านเพิ่มเติม

เรียบเรียงคำอธิบายและตัวอย่างขึ้นใหม่จากหลักการในแหล่งข้อมูลต่อไปนี้

  1. ABCs of Probes Primer · Tektronix

อ่านต่อเรื่องใกล้กัน

ถามเรื่องหนังสือ ตะกร้า