ก่อนอื่นต้องขอออกตัวก่อนว่าผู้เขียนจะพยายามอิงข้อมูล หลักการ และเหตุผลทางด้านวิชาการเป็นหลัก จะพยายามหลีกเลี่ยงการนำเสนอข้อมูลที่อิงกับการขาย
ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ (DMM) เป็นเครื่องมือพื้นฐานของช่าง และวิศวกรตลอดจนนักมาตรวิทยาทั่วโลก ถ้าเราจะเริ่มศึกษาเรียนรู้เรื่องมาตรวิทยาก็ต้องเริ่มต้นที่ ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ และที่สำคัญที่สุด ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ก็เป็นรากฐานของเครื่องมือวัดในปัจจุบันแทบทุกชนิด และเราจะมาทำความรู้จักกับ ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ให้ละเอียดมากขึ้น
ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ จะแบ่งออกเป็น 2 ภาคใหญ่ๆ คือ
- ภาคอินพุต หรือ Front end.
- ภาคแปลงสัญญาณ และแสดงผล
- ภาคอินพุต (Input)
ภาคอินพุตของ ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ มีหน้าที่ปรับแต่งสัญญาณอินพุต ให้แรงดันเหมาะสม (Conditioning) เพื่อป้อนไปยังภาค A to D (ADC) แต่เราจะต้องไม่ลืมว่ากระแสและแรงดันที่เราจะวัดทุกครั้งต้องอยู่ในเรนจ์ (Range) หรือสเปคของเครื่อง ซึ่งไม่มีใครรับรองได้ ดังนั้นภาคอินพุต จึงมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งในการเลือกดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ว่าตัวเครื่องจะต้องมีภาคอินพุต ที่ถูกออกแบบมาเพื่อป้องกันกระแสเกิน และแรงดันเกิน ซึ่งส่วนใหญ่แล้วดิจิตอลมัลติมิเตอร์ที่ดีจะต้องมี
1.1 ฟิวส์ ป้องกันกระแสส่วนเกิน ซึ่งหลายคนได้มองข้ามจุดนี้ไป โดยเมื่อฟิวส์ขาด ไม่ได้เปลี่ยนฟิวส์ตามมาตรฐานเดิม อาจก่อให้เกิดอันตรายต่อชีวิตท่าน และฟิวส์ยังเป็นส่วนหนึ่งในการกำหนดมาตรฐานความปลอดภัยของเครื่องที่เรียกว่า CAT I II III IV
1.2 เทอร์มิสเตอร์ (Thermistor) ป้องกันแรงดันส่วนเกินที่ทำการวัด
1.3 ไดโอด (diode) มีไม่น้อยกว่า 8 ตัว คอยป้องกันไม่ให้ไฟเกิน 3.6 V เพื่อไปยังภาคต่อไป
(6 ตัว Conduct)
1.4 MOV หรือ Metal Oxide Varistor. คอยป้องกันทรานเชียนต์ หรือไฟสูงมากๆ ที่อาจเข้ามาในภาคอินพุต โดยตั้งใจและอุบัติเหตุ
- ภาคแปลงสัญญาณและแสดงผล
ในดิจิตอลมัลติมิเตอร์ทุกยี่ห้อ ไม่ว่าเราจะวัดในโหมดไฟฟ้ากระแสตรง DC (Direct Current), ไฟฟ้ากระแสสลับ AC (Alternating Current), โอห์ม (Ω) ทุกโหมดก็จะถูกเปลี่ยนแปลงในภาคอินพุต ให้เป็นแรงดัน (Voltage) เสมอ และจะมีวงจรแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) คอยเปลี่ยนสัญญาณไฟให้เป็นข้อมูลดิจิตอลที่เราเห็นผ่านหน้าจอ ดังนั้น จำนวนบิต (Bit) ของวงจร A to D หรือ ADC จะเป็นตัวกำหนดรายละเอียดของการวัด หรือ แสดงผล ซึ่งเราจะคุ้นเคยในรูปของจำนวน digits หรือจำนวน Counts ในสเปคของเครื่อง ยิ่งจำนวน digits หรือจำนวน Counts สูง ราคาจะยิ่งสูงตามตัว และเราควรมองหาดิจิตอลมัลติมิเตอร์ที่มีจำนวน digits หรือจำนวน Counts สูงๆ ไม่เพียงแต่จำนวนบิต (Bit) ของ A to D ที่มีบทบาทสำคัญ แต่จะมีวงจรคุมค่าแรงดันมาตรฐาน (Voltage Reference) ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นมาตรฐานหลักของทุกโหมด และจะเป็นตัวกำหนดค่าความถูกต้อง (Accuracy) ค่าความเที่ยงตรง (Precision) ของตัวดิจิตอลมัลติมิเตอร์
ส่วนภาคแสดงผลเราคงจะไม่พูดถึงรายละเอียด ณ ที่นี้ เพราะแต่ละผู้ผลิตจะมีวิธีการนำเสนอหรือแนะนำคุณสมบัติที่คล้ายๆกันเกือบจะเป็นมาตรฐานเดียวกัน
ความปลอดภัย (Safety)
ดิจิตอลมัลติมิเตอร์มีหลายสิบยี่ห้อในท้องตลาด ถ้าเราจะหยิบประเด็นเรื่องมาตรฐานความปลอดภัย ก็จะเหลือดิจิตอลมัลติมิเตอร์ที่มี CAT ได้รับมาตรฐานอยู่เพียงไม่กี่ยี่ห้อ ปัจจัยที่เป็นตัวกำหนดค่า CAT ขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจร ขนาดของเครื่อง และรวมไปถึงการออกแบบโครงตัวเครื่อง ที่ป้องกันการระเบิดในการใช้งาน ดังนั้นดิจิตอลมัลติมิเตอร์ที่ดี ไม่ควรมีขนาดเล็กและบางจนเกินไป ซึ่งแน่นอนที่สุดจะต้องผ่านการทดสอบระบบไฟแรงสูง (High Voltage) และการอาร์ค (Arc) ลักษณะที่ดีของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ควรมีขนาดพอสมควรถ้าใหญ่เกินไป เราอาจสูญเสียความกระทัดรัดและสะดวกในการพกพา แต่สุดท้ายแล้วเราต้องคำนึงถึงความปลอดภัยเป็นหลัก
การใช้งาน (Applications)
หากเรามองเผินๆแล้ว หลายคนอาจคิดว่าดิจิตอลมัลติมิเตอร์แต่ละยี่ห้อคล้ายๆกันหมด น่าจะเอามาใช้แทนกันได้ ซึ่งในอดีตอาจจะใช้ได้ แต่ในปัจจุบันมีงาน หรือ แอพพลิเคชั่น (Applications) ที่สำคัญๆ รอบๆตัวเรา เช่น อินเวอร์เตอร์ (Inverter) เป็นต้น
สำหรับนักมาตรวิทยาที่ทำงานในห้องสอบเทียบดิจิตอลมัลติมิเตอร์ต้องมีลักษณะจำนวน digits หรือจำนวน Counts สูงๆ และค่าความเสถียร(Stability) ดีๆ ซึ่งจะมีราคาสูงขึ้นไปกว่าดิจิตอลมัลติมิเตอร์ทั่วไป
งานไฟฟ้าบางประเภทอาจต้องการดิจิตอลมัลติมิเตอร์ที่มีลักษณะ Lo Z (Low Input Impedance) เพื่อง่ายต่อการตรวจซ่อมระบบไฟฟ้า ซึ่งดิจิตอลมัลติมิเตอร์โดยทั่วไปจะมีคุณสมบัติ Hi Z (High Input Impedance) อาจทำให้ช่างไข้วเขวจากปัญหาแรงดันผีหลอก (Ghost Voltage)
หลักเศรษฐศาสตร์
หลายคนเลือกมัลติมิเตอร์โดยใช้หลักเศรษฐศาสตร์ ต้องขอออกตัวไว้ก่อนว่าสำหรับหัวข้อนี้ เป็นที่นิยมและเป็นข้อแรกในการเลือกซื้อมัลติมิเตอร์ แต่หลังจากเราได้ทราบคุณสมบัติ ความจำเป็นในทางวิศวกรรมตลอดถึงความปลอดภัยต่อผู้ใช้งานและรวมไปถึงทรัพย์สิน คิดว่าประเด็นในการเลือกมัลติมิเตอร์ โดยใช้ปัจจัยเรื่องราคามาก่อนไม่น่าจะถูกต้องนัก เนื่องจากปัจจุบันราคาของแต่ละยี่ห้อไม่ได้แตกต่างกันมากเท่าไหร่ ทั้งนี้ทั้งนั้นไม่ได้มีความต้องการให้ท่านเลือกซื้อของแพงไว้ก่อน ตรงกันข้ามท่านควรจะเลือกโดยใช้เหตุผลก่อนหน้านี้มาตัดสินใจไม่จำเป็นว่าต้องเป็นแบรนด์ที่ครองตลาด ควรจะมองหาคุณสมบัติหรือสเปคที่ครอบคลุมตามหัวข้อต่างๆ ที่ได้กล่าวมา
มุมมองต่อการซ่อมและการ Recalibrate ของดิจิตอลมัลติมิเตอร์
ถ้าเราซื้อดิจิตอลมัลติมิเตอร์แล้วสามารถซ่อมได้ในประเทศไทย ก็ถือเป็นเรื่องที่ดีและถ้าจะให้ดีควรมีวงจรสำหรับซ่อมบำรุงก็คงจะดีสุดๆ สิ่งที่หลายคนไม่ค่อยให้ความสำคัญ อีกเรื่องก็คือการสอบเทียบหรือ calibrate เครื่องภายหลังจากการใช้งานแล้ว 1 ปี ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ที่ดี ควรมีคุณสมบัติที่จะสอบเทียบ (calibrate) และ adjust เครื่องได้ถ้าตกสเปค ผู้ผลิตจะต้องอำนวยความสะดวกแก่ลูกค้ากับขั้นตอนการปรับเครื่องอย่างเปิดเผย และถ้าจะให้ดีที่สุดดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ยี่ห้อนั้นจะต้องสามารถ adjust ได้โดยไม่ต้องถอดฝาหน้า หรือ ฝาหลัง ที่เรามักเรียกว่า “Closed Case Calibration” ควรมองหาเครื่องที่มีคุณสมบัติ Closed Case Calibration ไว้ก่อน เพราะจะสะดวกในการสอบเทียบมากที่สุด
ความทนทานและความแข็งแรงของดิจิตอลมัลติมิเตอร์
สำหรับดิจิตอลมัลติมิเตอร์จะขอแยกออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกกจะเป็นความทนทานทางไฟฟ้า และส่วนที่สองคือความทนทานทางกายภาพ
ในส่วนของความทนทานทางไฟฟ้านั้นเราควรจะมองหาดิจิตอลมัลติมิเตอร์ที่ถูกออกแบบมาให้มีตัวป้องกันกระแส แรงดันเกินให้ครบถ้วน ดังที่ได้กล่าวมาแล้วในตอนต้น
ในส่วนความทนทานทางกายภาพนั้นเบื้องต้นวัสดุพลาสติกที่ใช้ทำจะต้องมีความแข็งแรง ไม่แตกง่าย ซึ่งหลายๆยี่ห้อก็สามารถทำออกมาได้ดีแต่ถ้าเจาะลึกลงไปถึงการใช้งานเครื่องแล้ว ทุกยี่ห้อก็ต้องมีฟังก์ชั่นสวิตซ์ (function switch) คอยปรับเปลี่ยนฟังก์ชั่นเป็น V, Ω , A, HZ และก็เป็นอุปกรณ์ที่ทำงานหนักที่สุด จนกระทั่งมีคนทำการทดสอบความทนทานของ ฟังก์ชั่นสวิตซ์ (function switch) โดยใช้หุ่นยนต์ทำการบิดสวิตซ์ไปมาเสมือนใช้งานจริง มีการทดลองหลายๆยี่ห้อ สุดท้ายก็สรุปออกมาว่า เพียงไม่กี่ยี่ห้อที่สามารถทนทานต่อการทดสอบแบบนี้ ซึ่งท่านสามารถดูได้จากวิดีโอด้านล่างนี้
เขียนโดย คุณมณฑล อินทยศ
คุณสุวาสนีย์ ศรีอยู่แก่น