การใช้งานมัลติมิเตอร์สำหรับการวัดปริมาณทางไฟฟ้าในเบื้องต้น#

Keywords: Multimeter, Analog Multimeter, Digital Multimeter, Accuracy

• มัลติมิเตอร์และการวัดปริมาณทางไฟฟ้า
• ความแม่นของเครื่องมือวัด
• ความละเอียดในการวัดค่าด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล
• การวัดแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในวงจร
• การใช้งานมัลติมิเตอร์แบบเข็ม
• การวัดค่าความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์แบบเข็ม
• การวัดแรงดันไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์แบบเข็ม
• การวัดกระแสไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์แบบเข็ม
• การใช้งานมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล
• การวัดค่าความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล
• การวัดแรงดันหรือความต่างศักย์ไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล
• การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล
• การวัดกระแสไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล

---

▷ มัลติมิเตอร์และการวัดปริมาณทางไฟฟ้า#

ตัวอย่างหน่วยวัดทางไฟฟ้าที่สําคัญ มีดังต่อไปนี้

• กระแสไฟฟ้า (Current) มีหน่วยวัดเป็น "แอมแปร์" (Ampere) ใช้สัญลักษณ์ "A"
• แรงดันไฟฟ้า (Voltage) มีหน่วยวัดเป็น "โวลต์" (Volt) ใช้สัญลักษณ์เป็น "V"
• ความต้านทานไฟฟ้า (Resistance) มีหน่วยวัดเป็น "โอห์ม" (Ohm) และใช้สัญลักษณ์เป็น "Ω"
• กำลังไฟฟ้า (Power) มีหน่วยวัดเป็น "วัตต์" (Watt) ใช้สัญลักษณ์ "W"
• ความจุไฟฟ้า (Capacitance) มีหน่วยวัดเป็น "ฟารัด" (Farad) และใช้สัญลักษณ์ "F"
• ความเหนี่ยวนํา (Inductance) มีหน่วยวัดเป็น "เฮนรี่" (Henry) และใช้สัญลักษณ์ "H"

มัลติมิเตอร์ (Multimeter) หรือ มิเตอร์ไฟฟ้า (Electrical Meter) เป็นเครื่องมือวัดทางไฟฟ้าที่สำคัญและใช้งานบ่อยสำหรับการทดลองทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ในการวัดปริมาณทางไฟฟ้าได้หลายแบบ และสามารถเลือกช่วงหรือย่านการวัดค่าได้ เช่น

• โอห์มมิเตอร์ (Ohmmeter) สำหรับวัดความต้านทาน 
• โวลต์มิเตอร์ (Voltmeter) สำหรับวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้า และ
• แอมมิเตอร์ (Ammeter) สำหรับวัดปริมาณกระแสที่ไหลในวงจรไฟฟ้า เป็นต้น 

โดยทั่วไป มัลติมิเตอร์ มีลักษณะเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พกพาได้ (Handheld Multimeters) และใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงาน เช่น แบตเตอรี่ประเภทอัลคาไลน์ มัลติมิเตอร์อาจมีลักษณะเป็นเครื่องมือวัดสำหรับโต๊ะทดลอง (Benchtop Multimeters) ในห้องปฏิบัติการ ซึ่งมักมีขนาดใหญ่ ราคาสูงกว่า และมีความละเอียดในการวัดสูงกว่าแบบพกพา เป็นต้น

มัลติมิเตอร์ แบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่

• มัลติมิเตอร์แบบเข็มชี้ (Analog Multimeter) ซึ่งใช้เข็มที่หมุนได้บนสเกลเพื่อระบุค่าที่วัดได้ และ
• มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล (Digital Multimeter: DMM) ซึ่งสามารถแสดงค่าเป็นตัวเลขได้ เช่น 4 ตำแหน่ง สามารถปรับย่านการวัดได้โดยอัตโนมัติ และแตกต่างจากการใช้งานมิเตอร์แบบแอนะล็อก ทำให้สะดวกในการใช้งานและอ่านค่า อีกทั้งยังมีฟังก์ชันการใช้งานมากกว่า เช่น การตรวจสอบการทำงานของไดโอด การวัดค่าตัวเก็บประจุไฟฟ้า การวัดความถี่ของสัญญาณที่มีคาบ เป็นต้น

แต่สำหรับงานทางด้านอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานแล้ว มัลติมิเตอร์มักถูกนำมาใช้วัดความต้านทาน การเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าระหว่างสองจุดในวงจร การวัดแรงดันและกระแสสำหรับไฟฟ้ากระแสตรงและแรงดันต่ำ การวัดสัญญาณที่มีการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดในเชิงเวลา จะใช้เครื่องมือวัดประเภทอื่น เช่น ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) เพื่อดูรูปคลื่นสัญญาณ และหาพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของสัญญาณไฟฟ้า เป็นต้น

คำแนะนำ: ควรศึกษาวิธีการใช้งาน รายละเอียดทางเทคนิค ข้อจำกัดและข้อควรระวังในการใช้งานมัลติมิเตอร์ จากคู่มือการใช้งาน ให้เข้าใจก่อนเริ่มต้นใช้งาน

รูป: ตัวอย่างมัลติมิเตอร์แบบเข็มชี้ MITSUMI YX-360TR (E-B-S) Multimeter

รูป: ตัวอย่างมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล SANWA CD770 DMM

รูป: ตัวอย่างมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล FLUKE 115 DMM (Spec Sheets 1 | 2)

 

---

▷ ความแม่นของเครื่องมือวัด#

ความเชื่อถือได้ของค่าที่วัดได้ ขึ้นอยู่กับความแม่น (Accuracy) ของเครื่องมือวัด ความแม่นของเครื่องมือวัด หมายถึง ผลต่างระหว่างค่าที่อ่านได้และค่าจริง หรือ ค่าความคลาดเคลื่อน ความแม่นของเครื่องมือวัดจะถูกกำหนดไว้โดยผู้ผลิต และจะต้องมีการสอบเทียบเครื่องมือวัด (Calibration)

การระบุความแม่นของเครื่องมือวัด ทำได้หลายวิธี เช่น มัลติมิเตอร์แบบเข็มบอกความแม่นเป็น % of Full Scale (%f.s.) แต่สำหรับมัลติมิเตอร์ดิจิทัลหรือแบบตัวเลข บอกความคลาดเคลื่อนเป็นผลรวม (% of Reading + Number of Digits) เขียนย่อเป็น (%rdg + No. of dgt.) ซึ่งจะมีค่าเปลี่ยนไปสำหรับแต่ละปริมาณที่จะวัด และขึ้นอยู่กับย่านการวัดด้วย

ยกตัวอย่างเช่น มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล มีความแม่นระบุไว้เป็น ±(0.9 %rdg + 2dgt) สำหรับย่านวัด 4.000V (DCV) ดังนั้นถ้าวัดค่าได้ 3.500V ซึ่งเป็นค่าตัวเลขบนจอแสดงผล มีความละเอียด 0.001V และจะได้ค่าความคลาดเคลื่อนดังนี้

$$3.500V \pm(0.9\% \times 3.500V + 2 \cdot 0.001V = 0.0335V)$$

หรืออีกตัวอย่างหนึ่ง สำหรับย่านวัด 400mV มัลติมิเตอร์ดิจิทัลอีกรุ่นหนึ่ง มีความแม่น ±(0.5 %rdg + 2dgt) ดังนั้นถ้านำไปวัดแรงดันไฟฟ้า 100mV จะได้ค่าความคลาดเคลื่อนดังนี้

$$100.0mV \pm(0.5\% \times 100.0mV + 2 \cdot 0.1mV = 0.7mV)$$

ดังนั้นจะได้ค่าอยู่ในช่วง 99.3mV ถึง 100.7mV

ในขณะที่ความแม่นของมัลติมิเตอร์แอนะล็อก ขึ้นอยู่กับย่านวัดที่เลือกใช้ และระบุเป็นเปอร์เซ็นต์ของย่านวัดนั้นหรือค่าเต็มสเกล (Full-Scale Accuracy) และไม่ขึ้นอยู่กับค่าที่อ่านได้ ค่าเต็มสเกลของแต่ละย่านวัด หมายถึง ผลต่างของค่าสูงสุดกับค่าต่ำสุดในย่านวัดนั้น

สมมุติว่า เลือกย่านวัดโวลต์เป็น $10V$ มีค่าความแม่น $\pm 3\%$ ของ Full Scale หรือคิดเป็น $\pm (3\% \times 10V)$ หรือ $\pm 0.3V$ ดังนั้นถ้าวัดค่าได้ $8.0V$ ค่าที่ถูกต้องจะถูกระบุว่า อยู่ในช่วง $7.7V$ ถึง $8.3V$

แต่ถ้าเลือกย่านวัดเป็น $50V$ และถ้าวัดค่าได้ $8.0V$ จะได้ความคลาดเคลื่อน คิดเป็น $\pm (3\% \times 50V)$ หรือ $\pm 1.5V$ ค่าที่ถูกต้องจะถูกระบุว่า อยู่ในช่วง $6.5V$ ถึง $9.5V$ ซึ่งมีความคลาดเคลื่อนมากกว่าการเลือกใช้ย่านวัด$10V$ ดังนั้นการเลือกย่านวัดสำหรับมัลติมิเตอร์แบบเข็มให้เหมาะสมจึงเป็นสิ่งสำคัญในการใช้งาน

 

---

▷ ความละเอียดในการวัดค่าด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล#

มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล แสดงค่าที่วัดได้สำหรับปริมาณไฟฟ้าอยู่ในรูปของตัวเลข หรือ Display Digits ยิ่งมีจำนวนตัวเลขหลายหลัก ก็หมายถึง ความละเอียดในการวัดที่มีมากขึ้น (Measurement Resolution)

การจำแนกประเภทของตัวเลขในการแสดงค่า (Display Digits) มีดังนี้

• Whole Digits (หลักเต็ม) หมายถึง ตัวเลขใด ๆ ก็ได้ 0–9
• Half Digit (หลักครึ่ง) หมายถึง ตัวเลขที่อยู่หน้าสุดทางซ้ายมือ และสำคัญที่สุด (Most-Significant Digit) และตัวเลขที่เป็นไปได้คือ 0 หรือ 1 เท่านั้น
• Fractional Digit (หลักเศษส่วน) หมายถึง ตัวเลขที่อยู่หน้าสุดทางซ้ายมือ และสำคัญที่สุด แต่เป็นตัวเลขอื่นได้นอกเหนือจาก 0 และ 1

ตัวอย่างความละเอียดของการแสดงค่าตัวเลข

• มัลติมิเตอร์ 3 ½ digits จะแสดงค่าตัวเลขในช่วง +/- 0 .. 1999 (นับค่าไม่เกิน 2,000 Counts)
• มัลติมิเตอร์ 4 ½ digits จะแสดงค่าตัวเลขในช่วง +/- 0 .. 19999 (นับค่าไม่เกิน 20,000 Counts)
• มัลติมิเตอร์ 3 3/4 digits จะแสดงค่าตัวเลขในช่วง +/- 0 .. 3999 (นับค่าไม่เกิน 4,000 Counts)
• มัลติมิเตอร์ 3 5/6 digits จะแสดงค่าตัวเลขในช่วง +/- 0 .. 5999 (นับค่าไม่เกิน 6,000 Counts)

ข้อสังเกต: มัลติมิเตอร์ดิจิทัล จะมีการปรับย่านวัด (หรือตัวคูณ) โดยอัตโนมัติ ในขณะที่มัลติมิเตอร์แบบเข็ม ผู้ใช้จะต้องปรับเลือกเองให้เหมาะสมตามการใช้งาน

 

---

▷ การวัดแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าในวงจร#

การวัดแรงดันตกคร่อมระหว่างจุดสองจุดในวงจร เช่น ที่ขาทั้งสองตัวต้านทาน หรือจุดใดจุดหนึ่งเทียบกับกราวด์ของวงจร จะต้องเลือกโหมดการวัดเป็นโวลต์มิเตอร์ และนำขั้วสายวัดของมิเตอร์วัดที่จุดทั้งสอง ถ้าความต่างศักย์ไฟฟ้าที่สายวัดขั้วบวกสูงกว่าขั้วลบ จะได้ค่าตัวเลขสำหรับแรงดันไฟฟ้าเป็นบวก

การวัดปริมาณกระแสในวงจร เช่น กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน จะต้องเลือกโหมดการวัดเป็นแอมมิเตอร์ และนำขั้วสายวัดของมิเตอร์ไปต่อเข้ากับวงจรแบบอนุกรม เพื่อให้มีกระแสไหลผ่านตัวมิเตอร์  ถ้ากระแสไหลในทิศทางเข้าที่สายขั้วบวกผ่านวงจรภายในมิเตอร์และออกที่ขั้วลบ จะได้ปริมาณกระแสไฟฟ้ามีค่าตัวเลขเป็นบวก แต่ถ้าค่าเป็นลบ แสดงว่า กระแสไหลในทิศทางตรงกันข้าม

ความต้านทานภายใน (Internal Resistance) ของมัลติมิเตอร์ในโหมดที่แตกต่างกัน

• มัลติมิเตอร์ในโหมดการวัดโวลต์ มีความต้านทานภายในสูง และจะถือมีกระแสไฟฟ้าไหลเข้าไปตัวมิเตอร์น้อยมาก เมื่อนำไปต่อและวัดแรงดันไฟฟ้าในวงจร ถ้าเป็นมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล จะมีความต้านทานภายในอย่างน้อย 10MΩ แต่ถ้าเป็นมัลติมิเตอร์แบบเข็ม จะมีความต้านทานภายในต่ำกว่าและขึ้นอยู่กับย่านการวัด เช่น ระบุเป็น 20kΩ/V ดังนั้นถ้าเลือกย่านวัด 10V (DCV) จะมีความต้านทานภายใน 200kΩ
• มัลติมิเตอร์ในโหมดการวัดกระแส มีความต้านทานภายในต่ำมาก และถือว่านำไฟฟ้าได้ดี

ข้อควรระวัง: มัลติมิเตอร์ มีการใส่ฟิวส์ป้องกันกระแสเกิน เช่น 500mA ดังนั้นต้องระวังมิให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมิเตอร์สูงกว่าระดับดังกล่าว เพราะจะทำให้ฟิวส์ขาด

รูป: ตัวอย่างวงจรไฟฟ้าและการวัดแรงดันตกคร่อมที่ตัวต้านทานแต่ละตัว

รูป: ตัวอย่างการวัดกระแสในวงจร และแรงดันตกคร่อมที่ตัวต้านทานสองตัวที่ต่อขนานกัน

 

---

▷ การใช้งานมัลติมิเตอร์แบบเข็ม#

โดยทั่วไปแล้ว มัลติมิเตอร์แบบเข็ม มีสวิตช์แบบหมุนเพื่อเลือกว่า จะใช้เครื่องวัดปริมาณทางไฟฟ้าชนิดใด และมีส่วนแสดงผลที่เป็นหน้าปัดพร้อมสเกล และเข็มชี้สำหรับการวัดปริมาณไฟฟ้าแบบต่าง ๆ เช่น 

• ความต้านทาน (Ω) 
• ความต่างศักย์ไฟฟ้าสำหรับไฟฟ้ากระแสตรง (DC Voltage) 
• ความต่างศักย์สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Voltage) 
• ปริมาณกระแสสำหรับไฟฟ้ากระแสตรง (DC Current) เป็นต้น

รูป: ตัวอย่างมัลติมิเตอร์แบบเข็ม Mitsumi YX-360TR พร้อมสายวัดขั้วบวก (สีแดง) และลบ (สีดำ)

ข้อควรระวัง: อย่านำสายวัดของมัลติมิเตอร์ต่างรุ่นหรือโมเดลมาใช้ปะปนกัน

 

รูป: ตัวอย่างสวิตช์เลือกรูปแบบและย่านการวัดของมัลติมิเตอร์แบบเข็ม

รูป: ตัวอย่างหน้าปัดแสดงสเกลในการวัดของมัลติมิเตอร์แบบเข็ม

รูป: สเกลและตัวคูณสำหรับย่านการวัด ความแม่นของมัลติมิเตอร์แบบเข็ม SANWA YX-360TRF

 

---

▷ การวัดค่าความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์แบบเข็ม#

ในการวัดค่าความต้านทานโดยใช้มัลติมิเตอร์ จะต้องเลือกรูปแบบการวัดเป็น โอห์มมิเตอร์ (Ohmmeter) และมีขั้นตอนในการวัดค่าความต้านทาน โดยใช้มัลติมิเตอร์แบบเข็ม ดังนี้

1. เสียบสายวัดขั้วบวก (+) และลบ (-COM หรือ Common) ให้ถูกต้อง (สายสีแดงและสีดำตามลำดับ)
2. หมุนสวิตช์เพื่อเลือกย่านการวัดค่าให้เหมาะสม (Resistance Range)
3. ใช้ปลายของหัววัด (Probe Tips) ทั้งสองสัมผัสกัน เข็มจะชี้ไปทางขวาของสเกล จะต้องได้ 0 โอห์ม แต่ถ้าไม่ได้ ให้ปรับการชี้ศูนย์ (หมุนปุ่มสีดำที่มีสัญลักษณ์ 0 ΩADJ) จนได้ค่า 0 โอห์ม ขั้นตอนนี้คือ การปรับศูนย์ของมัลติมิเตอร์ (Multimeter Zeroing)
4. ใช้ปลายของหัววัดทั้งสอง เพื่อวัดความต้านทานระหว่างจุดสองจุด
5. อ่านค่าจากสเกลการวัดตามตำแหน่งที่เข็มชี้

ข้อสังเกต:

• ในการเปลี่ยนย่านวัดของโอห์มทุกย่าน จะต้องทำการปรับการปรับศูนย์ใหม่ทุกครั้ง
• มัลติมิเตอร์แบบเข็มจะต้องได้รับการปรับศูนย์ก่อนนำไปวัดความต้านทาน (Zero-ohm Adjustment) เนื่องจากแบตเตอรีของมิเตอร์ ซึ่งจำเป็นต้องใช้ในการวัดความต้านทาน อาจมีแรงดันไฟฟ้าไม่คงที่เมื่อใช้งานไประยะหนึ่งแล้ว หรือย่านวัดความต้านทานที่แตกต่างกัน อาจใช้แรงดันแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันสำหรับมัลติมิเตอร์แบบเข็มบางรุ่น
• ค่าความต้านทานจะเพิ่มจาก 0 โอห์ม เริ่มนับจากทางขวาไปทางซ้ายตามสเกลสำหรับการอ่านค่าความต้านทาน แต่ให้สังเกตว่า สเกลไม่เป็นเชิงเส้น และความคาดเคลื่อนของค่าความต้านทานที่อ่านได้จะเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นให้เลือกย่านวัดโดยให้เข็มชี้เอียงไปทางขวา ในทิศทางศูนย์โอห์ม

ข้อควรระวัง: ไม่ควรวัดค่าความต้านทานของตัวต้านทานในวงจรไฟฟ้า เพราะอาจจะทำให้วัดค่าความต้านทานได้ไม่ถูกต้อง เพราะตัวต้านทานนั้นอาจจะต่อร่วมอยู่กับอุปกรณ์อื่น ๆ ในวงจร เช่น การต่อแบบขนานกัน และไม่ควรทำการวัดในขณะที่มีแรงดันตกคร่อมที่ตัวต้านทาน เพราะจะทำให้มัลติมิเตอร์เสียหายได้

ในการวัดค่าความต้านทาน จะต้องเลือกย่านการวัดให้เหมาะสม มัลติมิเตอร์แบบเข็มที่นำมาใช้เป็นตัวอย่าง มีย่านการวัด 4 ช่วงการวัด ได้แก่

• x 1 ซึ่งจะอ่านค่าได้ในช่วง 0 - 2kΩ
• x 10 ซึ่งจะอ่านค่าได้ในช่วง 0 - 20kΩ
• x 1k ซึ่งจะอ่านค่าได้ในช่วง 0 - 2MΩ
• x 10k ซึ่งจะอ่านค่าได้ในช่วง 0 - 20MΩ

ตัวอย่างถัดไปเป็นการสาธิตการวัดค่าความต้านทานของตัวต้านทาน 150 โอห์ม โดยเลือกย่านการวัดที่ $\times 10$ และเข็มชี้ที่ตัวเลขประมาณ $15$ ดังนั้นค่าที่อ่านได้คือ $15 \times 10 = 150\Omega$

รูป: ตัวอย่างการสัมผัสปลายหัววัดทั้งสองแล้วปรับชดเชยให้ได้ศูนย์โอห์ม (เลือกย่านวัดที่ x10)

รูป: ตัวอย่างการวัดค่าความต้านทานของตัวต้านทาน 150 โอห์ม (เลือกย่านวัดที่ x10) และอ่านค่าตัวเลขได้เท่ากับ 15

 

---

▷ การวัดแรงดันไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์แบบเข็ม#

ในการวัดแรงดันตกคร่อม (Voltage Drop) ที่ตัวต้านทาน หรือความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดใด ๆ ในวงจร โดยใช้มัลติมิเตอร์ จะต้องเลือกรูปแบบการวัดเป็นโวลต์มิเตอร์ และนำขั้วของสายวัดไปต่อแบบขนานในวงจร  มัลติมิเตอร์แบบเข็มที่ได้เลือกมาเป็นตัวอย่าง มีย่านการวัดแรงดันในเลือกใช้ (ไฟฟ้ากระแสตรง หรือ DCV) ทั้งหมด 7 ช่วง ดังนี้

• 0 – 0.1 V (อ่านค่าจากสเกล 0–10)
• 0 – 0.5 V (อ่านค่าจากสเกล 0–50)
• 0 – 2.5 V (อ่านค่าจากสเกล 0–250)
• 0 – 10 V (อ่านค่าจากสเกล 0–10)
• 0 – 50 V (อ่านค่าจากสเกล 0–50)
• 0 – 250 V (อ่านค่าจากสเกล 0–250)
• 0 – 1000 V (อ่านค่าจากสเกล 0–10)

การอ่านค่าตัวเลขบนสเกลสำหรับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง จะอ่านจากซ้ายไปขวา 

รูป: ตัวอย่างการวัดแรงดันตกคร่อมของตัวต้านทานสองตัว ( 330 และ 220 โอห์ม) ที่ต่ออนุกรมกัน และป้อนไฟเลี้ยงคงที่ +5V โดยเลือกย่านการวัด DC 0–10V และอ่านค่าได้ประมาณ 5V

รูป: ตัวอย่างการวัดแรงดันตกคร่อมเฉพาะที่ตัวต้านทาน 220 โอห์ม โดยเลือกย่านการวัด DC 0–10V เช่นกัน และอ่านค่าได้ประมาณ 2V

มัลติมิเตอร์แบบเข็มตามตัวอย่าง มีความแม่นหรือความถูกต้อง ในการวัดแรงดันไฟฟ้าอยู่ในช่วง $\pm 3\%$ ของค่า Full Scale (อ้างอิงตามคู่มือการใช้งานของเครื่องมือวัด) เมื่อเทียบกับค่าสูงสุดของสเกลหรือย่านการวัดและใช้สเกลแบบเชิงเส้น ดังนั้นถ้าเลือกย่านการวัด เช่น DC 0–10V จะมีความแม่นอยู่ในขอบเขต $\pm(3\% \times 10V)$ หรือ $\pm 0.3V$ เป็นต้น

 

---

▷ การวัดกระแสไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์แบบเข็ม#

ในการวัดปริมาณกระแสที่ไหลในวงจรโดยใช้มัลติมิเตอร์ จะต้องเลือกรูปแบบการวัดเป็นแอมมิเตอร์ และให้ต่อแบบอนุกรมในวงจร เพื่อให้มีกระแสไหลผ่านตัวแอมมิเตอร์ มัลติมิเตอร์แบบเข็มที่ได้เลือกมาเป็นตัวอย่างนี้ มีย่านการวัดปริมาณกระแสตรง หรือ DCA ซึ่งมี 4 ช่วง ให้เลือก ดังนี้

• 0–50 µA (อ่านค่าจากสเกล 0–50)
• 0–2.5 mA (อ่านค่าจากสเกล 0–250)
• 0–25 mA (อ่านค่าจากสเกล 0–250)
• 0–0.25 A (อ่านค่าจากสเกล 0–250)

มัลติมิเตอร์แบบเข็มตามตัวอย่าง มีความแม่นหรือความถูกต้องในการวัดปริมาณกระแสไฟฟ้า อยู่ในช่วง $\pm 3\%$ เมื่อเทียบกับค่าสูงสุดของสเกลหรือย่านการวัด เช่น ถ้าเลือกย่านการวัดแบบ DCmA ในช่วง 0–25mA จะมีความแม่นอยู่ในขอบเขต $\pm(3\% \times 25mA)$ หรือ $\pm 0.75mA$ เป็นต้น

ตัวอย่างการวัดกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน 220 โอห์ม อ่านได้ประมาณ 21.5 mA เข็มชี้ที่ตัวเลขประมาณ 215 บนสเกลของ 250 ใช้ย่านการวัด DCmA 0–25 mA

รูป: การวัดกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานขนาด 220 โอห์ม โดยป้อนไฟเลี้ยงที่จุดเชื่อมต่อในแนวนอน แถบสีแดง (ขั้วบวก) และสีน้ำเงิน (ขั้วลบ) ซึ่งเป็นแรงดันไฟเลี้ยงกระแสตรงที่ +5V

ตัวอย่างการวัดกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน 1k โอห์ม อ่านได้ประมาณ 5.5 mA เข็มชี้ที่ตัวเลขประมาณ 55 บนสเกลของ 250 ใช้ย่านการวัด DCmA 0–25 mA

รูป: การวัดกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานขนาด 1k โอห์ม โดยใช้แรงดันไฟฟ้าที่ +5V เป็นแรงดันไฟเลี้ยง และเลือกย่านการวัดแบบ DCmA ในช่วง 0–25mA

 

---

▷ การใช้งานมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล#

มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล มีสวิตช์หมุนเลือกรูปแบบและย่านการวัด มีจอภาพ LCD แสดงผลเป็นตัวเลข เช่น 4 ตำแหน่ง (Digits) มีสายวัดสองเส้นสำหรับขั้วบวก (สีแดง) และขั้วลบ (สีดำ)

มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัลที่ได้เลือกมาเป็นตัวอย่าง (SANWA CD770 Manual) มีช่องเสียบสายวัด อยู่ 3 ช่อง ช่องแรกคือ COM สำหรับเสียบสายขั้วลบ ช่องที่สองสำหรับใช้เสียบสายขั้วบวกในกรณีที่วัดปริมาณที่ไม่ใช่กระแสไฟฟ้า เช่น วัดค่าความต้านทาน วัดแรงดันไฟฟ้า (ไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับ) ตรวจสอบการเชื่อมต่อถึงกันทางไฟฟ้า (Continuity Test) และตรวจสอบทิศทางของไดโอด (Diode Test) เป็นต้น และช่องที่สามสำหรับเสียบสายขั้วบวกเมื่อต้องการวัดปริมาณกระแสไฟฟ้า

รูป: แสดงองค์ประกอบของมิเตอร์ CD770 DMM ในมุมมองจากด้านหน้า

ข้อดีของการใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัลคือ สามารถอ่านค่าได้ง่าย มีความแม่นสูง (โดยทั่วไปแล้ว ไม่เกิน ±1%) และสามารถปรับช่วงการวัดได้โดยอัตโนมัติ (Auto Ranging)

รูป: ข้อมูลเชิงเทคนิคเกี่ยวกับความแม่นของ CD770 DMM

รูป: คำแนะนำในการใช้งาน CD770 DMM

ข้อควรระวัง: การใช้งานมัลติมิเตอร์ที่ต้องมีการเสียบสายวัดขั้วบวก แยกกรณีกันระหว่างการวัดปริมาณกระแส และการวัดปริมาณอื่นที่ไม่ใช่กระแส อาจทำให้เกิดความไม่สะดวกในการใช้งาน เพราะผู้ใช้ต้องเปลี่ยนตำแหน่งการเสียบสายขั้วบวกไปมา ในกรณีที่ต้องมีการวัดแรงดันและกระแสบ่อยครั้ง บางครั้งผู้ใช้ก็อาจจะลืมเปลี่ยนตำแหน่งการเสียบสายขั้วบวกให้ถูกต้องตามชนิดของการวัด

รูป: ตัวอย่างการเสียบสายวัดสำหรับการวัดที่ไม่ใช่กระแสไฟฟ้า (เช่น วัดความต้านทาน)

รูป: ตัวอย่างการเสียบสายวัดสำหรับการวัดกระแสไฟฟ้า (ในระดับ mA หรือ µA)

ข้อสังเกต: มัลติมิเตอร์ดิจิทัลต่างรุ่นกัน อาจมีช่องสำหรับเสียบสายวัดแตกต่างกันในแต่ละย่านวัดได้

 

---

▷ การวัดค่าความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล#

การวัดค่าความต้านทานของตัวต้านทาน จะต้องไม่วัดในวงจร หรือ ในขณะที่มีกระแสไหลผ่านตัวต้านทาน (หรือมีแรงดันตกคร่อมที่ขาของตัวต้านทาน) ในการวัดค่าความต้านทานโดยใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล ให้หมุนสวิตช์ไปที่ย่านการวัดแบบโอห์มมิเตอร์ (มีสัญลักษณ์ Ω เขียนกำกับอยู่)

รูปต่อไปนี้แสดงตัวอย่างการวัดค่าความต้านทานของตัวต้านทาน 220Ω และ 10kΩ ตามลำดับ

รูป: ตัวอย่างการวัดค่าความต้านทาน 220Ω (±5%) บนแผงต่อวงจรด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล

รูป: ตัวอย่างการวัดค่าความต้านทาน 10kΩ (±5%) บนแผงต่อวงจรด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล

 

---

▷ การวัดแรงดันหรือความต่างศักย์ไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล#

การวัดแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างสองจุดในวงจร จะต้องหมุนสวิตช์เลือกการวัด ให้เป็นแบบโวลต์มิเตอร์ (มีสัญลักษณ์ V เขียนกำกับไว้) และในการวัดแรงดันตกคร่อมที่ตัวต้านทานจะต้องใช้ปลายของสายวัดขั้วบวกและลบขนานกับตัวต้านทาน

รูปต่อไปนี้ แสดงตัวอย่างการวัดแรงดันตกคร่อมที่ตัวต้านทานสองตัว 330Ω และ 220Ω ต่ออนุกรมกัน และได้ป้อนแรงดันไฟเลี้ยงคงที่ +5V (DC Voltage) จากแหล่งจ่ายภายนอกให้ครบวงจร ดังนั้นจึงมีกระแสไหลผ่านตัวต้านทานทั้งสอง และทำให้เกิดความต่างศักย์ตกคร่อมที่ตัวต้านทานแต่ละตัว

กระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานทั้งสอง และแรงดันตกคร่อมที่ตัวต้านทาน 220Ω และ 330Ω คำนวณได้ดังนี้

$$I = \frac{5V}{220\Omega + 330\Omega} \approx 9.09 mA \\ V_{220R} = 220\Omega \times I = \frac{220\Omega}{550\Omega} \times 5V = 2.0V \\ V_{330R} = 330\Omega \times I = \frac{330\Omega}{550\Omega} \times 5V = 3.0V$$

รูป: ตัวอย่างการวัดแรงดันตกคร่อม (แรงดันไฟเลี้ยงคงที่ +5V) ที่ตัวต้านทานสองตัว 330Ω และ 220Ω ต่ออนุกรมกัน

แรงดันตกคร่อมที่วัดได้สำหรับตัวต้านทานแต่ละตัวตามลำดับ เมื่อนำค่าที่วัดได้ มาบวกรวมกัน จะได้เท่ากับ 5V

รูป: ตัวอย่างการวัดแรงดันตกคร่อมที่ตัวต้านทาน 220Ω ในวงจร

 

---

▷ การวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล#

ในกรณีที่ต้องการวัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Voltage) ก็จำแนกมัลติมิเตอร์ดิจิทัลเป็น 2 ประเภทย่อย โดยพิจารณาตามความสามารถในการวัดค่า RMS (Root Mean Square) หรือ "ค่าเฉลี่ยกำลังสอง" ของสัญญาณ

• True RMS DMM: อ่านค่า RMS ได้ถูกต้องสำหรับสัญญาณคาบที่เป็นรูปคลื่นไซน์ (Sinusoidal Waveform) และไม่ใช่รูปคลื่นไซน์ได้ด้วย เช่น รูปคลื่นสี่เหลี่ยม (Square Waveform) รูปคลื่นสามเหลี่ยม (Triangular Waveform) เป็นต้น แต่ต้องมีความถี่ไม่สูงเกินกว่าค่าที่กำหนดไว้สำหรับเครื่องมือวัดแต่ละเครื่อง (Max. Frequency of AC Voltage)
• Non-True RMS DMM: อ่านจะค่า RMS ได้ถูกต้องเฉพาะสัญญาณรูปคลื่นไซน์ (Sinusoidal Waveform) หรือเป็นมิเตอร์ชนิดวัดค่าเฉลี่ย (Average Value Multimeter)

รูป: Fluke 115 ซึ่งเป็นมัลติมิเตอร์แบบ True-RMS DMM

 

ถ้ากำหนดให้ $v(t)$ เป็นฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์สำหรับสัญญาณไฟฟ้า เช่น แรงดันไฟฟ้าที่แปรเปลี่ยนตามเวลา $t$ และมีคาบเท่ากับ $T$ ค่า RMS ของสัญญาณนี้ สามารถคำนวณได้ตามสูตรต่อไปนี้

$$V_{RMS} = \sqrt{ \frac{1}{T} \int_{0}^{T} [v(t)]^2 \, dt }$$

ถ้าให้สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับเป็นรูปคลื่นไซน์ (Pure Sinusoidal Waveform) ดังนี้ $$\begin{align} v(t) &= V_{p} \, sin(\omega_0 t), \; \omega_0 = \frac{2\pi}{T} = 2\pi f \\ &= V_{p} \, sin(\frac{2\pi}{T} t) = \frac{V_{pp}}{2} sin(\frac{2\pi}{T} t) \end{align}$$ โดยที่ $V_p$ คือ แอมพลิจูด หรือ ค่าแรงดันสูงสุด (Peak Voltage) และ $V_{pp} = 2 V_p$ (Peak-to-Peak Voltage) สัญญาณนี้มีค่า RMS เท่ากับ

$$\begin{align} V_{RMS} &= \sqrt{ \frac{1}{T} \int_0^T \big[V_p \, sin(\frac{2\pi}{T} t)\big]^2 \, dt } \\ &= \frac{V_p}{\sqrt{2}} \approx 0.70710 \cdot V_p \\ &= \frac{V_{pp}}{2\sqrt{2}} \approx 0.35355 \cdot V_{pp} \\ \end{align}$$

ในกรณีที่ใช้มัลติมิเตอร์ชนิดวัดค่าเฉลี่ยของสัญญาณไซน์ จะได้ค่าแตกต่างจากการใช้มัลติมิเตอร์ True-RMS และมีแนวทางในการคำนวณดังนี้

ถ้าแปลงสัญญาณรูปไซน์ $v(t)$ ให้มีแรงดันเป็นบวกเท่านั้น (Full-wave Rectified, Sinusoidal Waveform) หรือ $|v(t)|$ แล้วนำไปหาค่าเฉลี่ยหนึ่งคาบ จะคำนวณได้ค่าต่อไปนี้

$$\begin{align} |v(t)| &= |V_p \, sin(\frac{2\pi}{T} t)| \\ V_{avg} &= \frac{1}{T} \int_{0}^{T} |V_p \, sin(\frac{2\pi}{T} t)|\, dt \\ &= \frac{2}{T} \int_{0}^{T/2} V_p \, sin(\frac{2\pi}{T} t) \, dt \\ &= \frac{2}{\pi} \cdot V_p \approx 0.63662 \cdot V_p \end{align}$$ ซึ่งจะได้ค่าน้อยกว่าค่า $V_{RMS}$ สำหรับสัญญาณรูปคลื่นไซน์

 

---

▷ การวัดกระแสไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์ดิจิทัล#

ในการวัดปริมาณกระแสในวงจรโดยใช้มัลติมิเตอร์ ให้เลือกรูปแบบการวัดเป็นแอมมิเตอร์ และต่อมิเตอร์แบบอนุกรมในวงจร เพื่อให้มีกระแสไหลผ่านตัวแอมมิเตอร์

ข้อควรระวัง: ก่อนใช้งานมัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล จะต้องตรวจสอบดูก่อนว่า สายวัดขั้วบวก (สีแดง) อยู่ที่ช่องเสียบสำหรับการวัดกระแสหรือไม่

รูปต่อไปนี้แสดงตัวอย่างการวัดกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน 330Ω (±5%) แรงดันไฟเลี้ยง +5V ซึ่งคำนวณกระแสได้เท่ากับ $I = \frac{5V}{330\Omega} \approx 15.15 mA$

รูป: ตัวอย่างการวัดกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทาน 330Ω ในวงจรที่มีไฟเลี้ยง +5V และเลือกย่านวัดในระดับ mA

รูปต่อไปนี้แสดงตัวอย่างการวัดกระแสไฟฟ้าในวงจร เมื่อต่อตัวต้านทาน 330Ω และ 220Ω ขนานกัน และใช้ไฟเลี้ยง +5V ตามลำดับ

รูป: ตัวอย่างการวัดกระแสในวงจร เมื่อต่อตัวต้านทาน 330Ω และ 220Ω ขนานกัน

ถ้านำตัวต้านทาน 330Ω และ 220Ω มาขนานกัน และป้อนแรงดันไฟเลี้ยง +5V ก็สามารถคำนวณกระแสที่ไหลในวงจรได้ดังนี้

$$I = (\frac{1}{220\Omega} + \frac{1}{330\Omega}) \times 5V \approx 37.88 mA$$

 

---

▷ กล่าวสรุป#

บทความนี้ได้นำเสนอการใช้งานมัลติมิเตอร์เพื่อวัดปริมาณทางไฟฟ้า เช่น ความต้านทาน กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า เป็นต้น โดยแบ่งมัลติมิเตอร์เป็นสองประเภทหลักคือ มัลติมิเตอร์แบบเข็มชี้หรือแอนะล็อก และมัลติมิเตอร์แบบตัวเลขหรือดิจิทัล และยกตัวอย่างเครื่องมือวัดที่ได้เลือกมาทดลองและสาธิตการใช้งาน

 

---

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Created: 2023-11-27 | Last Updated: 2023-11-29