หน่วยที่ 7�
“ ออสซิลโลสโคป ”
11.1 ออสซิลโลสโคป�
การตรวจวัดหรือตรวจสอบสัญญาณไฟฟ้าต้องมีเครื่องวัดไฟฟ้า และเครื่องมือทดสอบที่สามารถวัดรูปร่างสัญญาณไฟฟ้า เครื่องมือดังกล่าวมีบทบาทมากช่วยอำนวยความสะดวกให้ช่าง สามารถวัดทดสอบ และ ตรวจวัดอุปกรณ์ และวงจรได้รวดเร็วขึ้น ลดเวลาในการปฏิบัติงานลง มีประโยชน์ต่อการใช้งานอย่างกว้างขวาง ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในงานที่ต้องเกี่ยวข้องกับการวัดสัญญาณต่างๆ ทางไฟฟ้า เครื่องวัดไฟฟ้าดังกล่าว ได้แก่ ออสซิลโลสโคป
( Oscilloscope )
11.2 โครงสร้างออสซิลโลสโคป�
ออสซิลโลสโคปมีส่วนประกอบที่สำคัญ 2 ส่วน ได้แก่
ส่วนแรกเป็นวงจรทำงานด้านไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าที่รับเข้ามาให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าในรูปร่างลักษณะต่างๆ ส่งไปควบคุมการทำงานของภาคทำงานในระบบ ได้ค่าถูกต้องมา และส่วนที่สองเป็นส่วนแสดงผล ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นแสงสว่างเกิดการบ่ายเบนไปบนหน้าจอภาพ ได้สัญญาณไฟฟ้ารูปร่างต่างๆ ที่วัดได้ออกมา ลักษณะโครงสร้างและการทำงานมีความคล้ายคลึงกับเครื่องรับโทรทัศน์ ตรงที่สามารถทำให้เกิดภาพขึ้นที่จอภาพได้
11.3 หน้าที่การทำงานของขั้วต่อและปุ่มปรับ�
ออสซิลโลสโคปที่นิยมใช้งานเป็นชนิดวัดสัญญาณไฟฟ้าได้พร้อมกัน 2 สัญญาณ มีชื่อเรียกว่า ออสซิลโลสโคปชนิด 2 เส้นภาพ (Dual Trace Oscilloscope) สามารถวัดสัญญาณอินพุตได้ในเวลาพร้อมกัน 2 อินพุต หรือ 2 ช่องสัญญาณ
สามารถแบ่งส่วนประกอบของขั้วต่อและปุ่มปรับออกได้เป็น 4 ส่วนหลัก ได้แก่
11.3.1 ส่วนควบคุมภาคแสดงผล
11.3.2 ส่วนควบคุมภาพแนวนอน
11.3.3 ส่วนทดสอบและปรับแต่ง
11.3.4 ส่วนควบคุมภาพแนวตั้ง
11.4 การวัดแรงดันไฟฟ้า�
ออสซิลโลสโคปสามารถนำไปใช้วัดแรงดันไฟฟ้า
ได้ทั้งแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง ( VDC ) และ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ ( VAC )
การวัดค่าและการอ่านค่ามีความแตกต่างกัน ดังนี้
11.4.1 การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง
การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงด้วยออสซิลโลสโคป
จะไม่เกิดรูปสัญญาณบนจอภาพ อาจเลื่อนขึ้น
ด้านบนเมื่อใช้โพรบ (Probe) วัดขั้วบวกแรงดันไฟฟ้า
หรืออาจเลื่อนลงด้านล่างเมื่อใช้โพรบวัดขั้วลบแรงดันไฟฟ้า
การอ่านค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง อ่านได้ดังนี้
1. ตั้งสวิตซ์เลือกอินพุต DC - AC - GD ไว้ที่ DC
2. ปรับเส้นแสงบนจอภาพให้อยู่ที่กึ่งกลางจอ
3. ตั้งสวิตซ์ VOLTS / DIV ในตำแหน่งที่เหมาะสม
4. วัดและอ่านค่าระดับเส้นแสงที่เคลื่อนที่ไปจากเดิม
นำค่ามาใช้คำนวณหาค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง โดยใช้สมการดังนี้
Vdo= VOLTS / DIV x จำนวนช่องเส้นแสงที่เคลื่อนที่
11.4.2 การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ�
การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้วยออสซิลโลสโคป จะแสดงรูปสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับขึ้นบนจอภาพ เหมือนรูปร่างสัญญาณที่ป้อนเข้ามา การอ่านค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับมักนิยมอ่านค่าออกมาเป็นแรงดันไฟฟ้ายอด ( Vp ) และแรงดันไฟฟ้ายอดถึงยอด ( Vpp )
การอ่านค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ อ่านได้ดังนี้
1. ตั้งสวิตซ์เลือกอินพุต DC - AC - GD ไว้ที่ AC
2. ปรับเส้นแสงบนจอภาพให้อยู่ที่กึ่งกลางจอ
3. ตั้งสวิตซ์ VOLTS / DIV ในตำแหน่งที่เหมาะสม
4. วัดและอ่านค่าระดับเส้นแสงที่เคลื่อนที่ไปจากเดิม
นำค่ามาใช้คำนวณหาค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่แสดงไว้ จากค่าต่ำสุดถึงค่าสูงสุด โดยใช้สมการดังนี้
Vpp = VOLTS / DIV x จำนวนช่องสัญญาณที่แสดงในแนวดิ่ง
Vp = Vpp
2
11.5 การวัดเวลาและความถี่�
สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่ปรากฏบนจอภาพของออสซิลโลสโคป นอกจากจะวัดหาค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับได้แล้ว ยังสามารถวัดค่าเวลา และวัดค่าความถี่ของสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับเหล่านั้นออกมาได้ ในการอ่านค่าสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ จะต้องอ่านค่าเวลาของสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับเพียง 1 รอบคลื่น ( Cycle ) เท่านั้น
การอ่านค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง อ่านได้ดังนี้�
1. ตั้งสวิตซ์เลือกอินพุต DC - AC - GD ไว้ที่ AC
2. ปรับเส้นแสงบนจอภาพให้อยู่ที่กึ่งกลางจอ
3. ตั้งสวิตซ์ VOLTS / DIV ในตำแหน่งที่เหมาะสม
4. ตั้งสวิตซ์ TIME / DIV ในตำแหน่งที่เหมาะสม
5. วัดและอ่านค่าจำนวนช่องสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่เคลื่อนตัวไป 1 รอบคลื่น
นำค่ามาใช้โดยใช้สมการดังนี้
เวลา ( T ) = TIME / DIV ที่ตั้ง x จำนวนช่องสัญญาณแนวนอน 1 รอบคลื่น
ความถี่ ( F ) = 1
T
F = ความถี่ หน่วย Hz
T = เวลา หน่วย S
11.6 การวัดสัญญาณไฟฟ้าด้วยวิธีลิสซาจัวส์
การใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณไฟฟ้าด้วยวิธีลิสซาจัวส์ สามารถวัดค่าได้ 2 ลักษณะ คือ วัดเฟส และวัดความถี่ โดยการนำสัญญาณไซน์ 2 สัญญาณป้อนเข้าอินพุตของออสซิลโลสโคป 2 ทาง
การต่อ X-Y ออสซิลโลสโคปวัดความต่างเฟสของสัญญาณไซน์�
การวัดความต่างเฟสสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับด้วยวิธีลิสซาจัวส์ จะต้องต่อวงจรใช้ในการวัดสัญญาณไฟฟ้า
11.6.1 การวัดความต่างเฟสสัญญาณไฟฟ้าด้วยวิธีลิสซาจัวส์
1. การคำนวณหาค่าความต่างเฟสของสัญญาณไซน์ไม่เกิน 90 องศา หาได้โดยใช้สมการดังนี้
2. การวัดความต่างเฟสของสัญญาณไซน์เกินกว่า 90 องศาหาได้โดยใช้สมการดังนี้
การต่อ X-Y ออสซิลโลสโคปวัดความถี่ของสัญญาณไซน์�
11.6.2 การวัดความถี่สัญญาณไฟฟ้าด้วยวิธีลิสซาจัวส์
การวัดความถี่สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับด้วยวิธีลิสซาจัวส์ จะต้องต่อวงจรใช้ในการวัดสัญญาณไฟฟ้า ดังรูป