โมดูล 5/5 · สัปดาห์ 13–15 · 30 ชม.

เครื่องมือวัดและความปลอดภัยทางไฟฟ้า

DRT 113 ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์พื้นฐาน

เวลาเรียนประมาณ 85 นาทีร่าง รอตรวจปรับปรุงล่าสุด 26 กันยายน 2569

เมื่อเรียนจบโมดูลนี้ ผู้เรียนจะสามารถ

ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน กระแส ความต้านทาน และความต่อเนื่องได้ถูกวิธี
ตีความความแม่นยำของเครื่องวัดจากข้อกำหนดของผู้ผลิต
เลือกเครื่องวัดตามประเภทการวัด (CAT) ตามมาตรฐาน IEC 61010
ใช้ออสซิลโลสโคปวัดสัญญาณ PWM และอ่านค่าเวลาและแรงดัน
ปฏิบัติตามหลักความปลอดภัยทางไฟฟ้าและการชาร์จ จัดเก็บ และจัดการแบตเตอรี่ลิเธียม

ความรู้พื้นฐานที่ควรมี: DRT 113 โมดูล 1–4

วัดให้ถูกก่อนจะเชื่อตัวเลข

งานซ่อม ประกอบ และทดสอบโดรนทุกงานเริ่มจากการวัด แรงดันแบตเตอรี่ กระแสที่มอเตอร์ดึง ความต่อเนื่องของสายไฟ หรือรูปคลื่นสัญญาณ ESC ถ้าวัดผิดวิธี ตัวเลขที่ได้จะชักนำไปสู่การตัดสินใจผิด และบางครั้งทำให้เครื่องวัดเสียหรือเกิดอันตรายต่อผู้วัด โมดูลสุดท้ายนี้รวมทักษะการวัดและกติกาความปลอดภัยที่ต้องใช้ในห้องปฏิบัติการตลอดหลักสูตร

มัลติมิเตอร์

มัลติมิเตอร์ดิจิทัลวัดได้หลายปริมาณ วิธีต่อขึ้นกับสิ่งที่วัด

ซ้าย มิเตอร์วัดแรงดันต่อคร่อมตัวต้านทาน ขวา มิเตอร์วัดกระแสต่อเข้าไปในเส้นทางของวงจร — ภาพที่ 1 วัดแรงดันต่อขนาน วัดกระแสต่ออนุกรม

การวัด	วิธีต่อ	ข้อควรระวัง
แรงดัน (V)	ขนาน คร่อมสองจุด	เลือกย่าน DC หรือ AC ให้ถูก
กระแส (A)	อนุกรม ตัดวงจรแล้วให้กระแสไหลผ่านมิเตอร์	ย้ายสายวัดไปขั้ว A หรือ mA และห้ามวัดเกินพิกัดฟิวส์
ความต้านทาน (Ω)	คร่อมอุปกรณ์	ตัดไฟวงจรก่อนเสมอ
ความต่อเนื่อง	คร่อมสายหรือจุดบัดกรี	ใช้ตรวจสายขาดหรือลัดวงจร

อันตรายที่พบบ่อยที่สุด

ถ้าเสียบสายวัดไว้ที่ขั้ว A แล้วนำไปวัดแรงดันคร่อมแบตเตอรี่ มิเตอร์จะกลายเป็นเส้นทางลัดวงจรความต้านทานต่ำมาก กระแสมหาศาลไหลผ่าน ฟิวส์ในมิเตอร์ขาด หรือในกรณีที่รุนแรงอาจเกิดประกายไฟ หลังวัดกระแสเสร็จ ให้ย้ายสายวัดกลับไปขั้ว V ทันที

อ่านความแม่นยำของมิเตอร์

ผู้ผลิตบอกความแม่นยำในรูป $\pm (a % ของค่าที่อ่าน + n digit)$ โดย digit คือหลักสุดท้ายที่แสดง

ตัวอย่างที่ 1

มิเตอร์ความแม่นยำ ±(0.5% + 2 digit) อ่านได้ 12.00 V ในย่านที่แสดงทศนิยมสองตำแหน่ง

ส่วนเปอร์เซ็นต์ $0.005 \times 12.00 = 0.06$ V
ส่วน digit $2 \times 0.01 = 0.02$ V
ค่าจริงอยู่ในช่วง $12.00 \pm 0.08$ V คือ 11.92–12.08 V

ถ้าใช้ตัดสินว่าเซลล์ต่างกัน 0.05 V หรือไม่ ความไม่แน่นอนนี้มีความหมายมาก

ประเภทการวัด (CAT)

มาตรฐาน IEC 61010-1 แบ่งสภาพแวดล้อมการวัดตามโอกาสเกิดแรงดันกระชากชั่วขณะ ยิ่งใกล้แหล่งจ่ายไฟหลักยิ่งอันตราย

ประเภท	ตัวอย่างจุดวัด
CAT I / CAT 0	วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ต่อกับไฟบ้าน เช่น แบตเตอรี่และวงจรบนโดรน
CAT II	อุปกรณ์ที่เสียบปลั๊กไฟบ้าน เช่น เครื่องชาร์จ
CAT III	ระบบไฟฟ้าในอาคาร ตู้ควบคุม สายเมน
CAT IV	จุดต่อจากการไฟฟ้า มิเตอร์ไฟฟ้า สายภายนอกอาคาร

ต้องใช้มิเตอร์และสายวัดที่มีพิกัด CAT และแรงดันเท่ากับหรือสูงกว่าจุดที่วัดเสมอ งานโดรนส่วนใหญ่อยู่ในกลุ่มแรงดันต่ำ แต่เมื่อวัดที่เครื่องชาร์จหรือแหล่งจ่ายที่เสียบไฟบ้าน ต้องใช้อย่างน้อย CAT II

ออสซิลโลสโคป

มัลติมิเตอร์แสดงค่าเฉลี่ยหรือค่า RMS แต่มองไม่เห็นรูปคลื่น ออสซิลโลสโคป แสดงแรงดันเทียบกับเวลาเป็นกราฟ จึงใช้ตรวจสัญญาณ PWM สัญญาณรบกวน และแรงดันกระชาก

หน้าจอแบ่งเป็นช่อง (division) แกนนอนตั้งค่า time/div แกนตั้งตั้งค่า volts/div

ตัวอย่างที่ 2 วัดสัญญาณ ESC

ตั้ง time/div = 0.5 ms เห็นพัลส์กว้าง 3 ช่อง และคาบของสัญญาณยาว 5 ช่อง

ความกว้างพัลส์ $3 \times 0.5 = 1.5$ ms = 1500 µs คือคันเร่ง 50%
คาบ $5 \times 0.5 = 2.5$ ms ความถี่ $1/0.0025 = 400$ Hz

ระวังกราวด์ของออสซิลโลสโคป

ขั้วกราวด์ของโพรบออสซิลโลสโคปตั้งโต๊ะมักต่อกับกราวด์ของปลั๊กไฟ ถ้าหนีบกราวด์โพรบกับจุดที่ไม่ใช่กราวด์ของวงจร จะเกิดลัดวงจรผ่านสายดิน ให้หนีบกราวด์โพรบกับกราวด์ของวงจรเท่านั้น

ความปลอดภัยทางไฟฟ้า

อันตรายหลักจากไฟฟ้ามีสองแบบ คือ ไฟดูด เมื่อกระแสไหลผ่านร่างกาย และ ไฟไหม้หรือการอาร์ก เมื่อเกิดลัดวงจรที่กระแสสูง

ไฟบ้าน 230 V อันตรายถึงชีวิต กระแสเพียงระดับสิบมิลลิแอมแปร์ผ่านหัวใจก็เป็นอันตรายได้ เครื่องตัดไฟรั่ว (RCD) สำหรับป้องกันคนจึงตั้งไว้ที่ 30 mA
แบตเตอรี่โดรน แรงดันต่ำจึงไม่ค่อยดูด แต่จ่ายกระแสลัดวงจรได้หลายร้อยแอมแปร์ ทำให้สายไฟ แหวน หรือนาฬิกาโลหะร้อนแดงจนไหม้ได้ในไม่กี่วินาที

กติกาในห้องปฏิบัติการ

ถอดแหวน นาฬิกา และเครื่องประดับโลหะก่อนทำงานกับแบตเตอรี่
ต่อขั้วแบตเตอรี่เป็นลำดับสุดท้าย และถอดเป็นลำดับแรก
ใช้เครื่องมือที่ด้ามหุ้มฉนวน และหุ้มปลายสายที่ไม่ได้ใช้
จ่ายไฟครั้งแรกผ่าน smoke stopper หรือแหล่งจ่ายจำกัดกระแส
ถอดใบพัดทุกครั้งที่ทดสอบบนโต๊ะ

การชาร์จและจัดการแบตเตอรี่ลิเธียม

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ชาร์จแบบ CC/CV ช่วงแรกจ่ายกระแสคงที่จนแรงดันเซลล์ถึง 4.2 V จากนั้นคงแรงดันไว้และกระแสค่อย ๆ ลดลงจนเต็ม

กราฟการชาร์จ ช่วงแรกกระแสคงที่และแรงดันเพิ่มขึ้น ช่วงหลังแรงดันคงที่ที่ 4.2 โวลต์และกระแสลดลง — ภาพที่ 2 การชาร์จแบบกระแสคงที่ตามด้วยแรงดันคงที่

สถานะ	แรงดันต่อเซลล์โดยประมาณ
ชาร์จเต็ม	4.20 V
ระบุ (nominal)	3.7 V
จัดเก็บระยะยาว	ประมาณ 3.8 V
ไม่ควรใช้ต่ำกว่า (ขณะมีภาระ)	ประมาณ 3.3–3.5 V ตามคำแนะนำผู้ผลิต

แบตเตอรี่ 6S ชาร์จเต็มจึงมีแรงดัน $6 \times 4.2 = 25.2$ V

แนวปฏิบัติด้านความปลอดภัยของแบตเตอรี่

ชาร์จด้วยเครื่องชาร์จ balance ตั้งชนิดแบตเตอรี่และจำนวนเซลล์ให้ถูก ใช้กระแสไม่เกินที่ผู้ผลิตกำหนด (มักเป็น 1C)
ชาร์จบนพื้นผิวไม่ติดไฟ ในภาชนะกันไฟ และต้องมีคนเฝ้า
แบตเตอรี่ที่บวม เสียรูป มีกลิ่น หรือร้อนผิดปกติ ให้หยุดใช้ทันที แยกเก็บในภาชนะกันไฟ และกำจัดตามขั้นตอนของหน่วยงาน
ถ้าเกิดไฟไหม้ ให้ตัดไฟเครื่องชาร์จ ออกห่างจากควันพิษ และใช้ถังดับเพลิงตามแผนฉุกเฉินของห้องปฏิบัติการ
การขนส่งทางอากาศต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของสายการบินและค่าพลังงาน Wh ที่เรียนใน DRT 111

ปฏิบัติการประจำโมดูล

ในชั้นเรียน (สอบปฏิบัติ)

วัดแรงดันแต่ละเซลล์ของแบตเตอรี่ผ่านขั้ว balance บันทึกและบอกสถานะของแบตเตอรี่
ต่อมัลติมิเตอร์วัดกระแสของวงจร LED และวงจรมอเตอร์เล็ก แล้วย้ายสายวัดกลับขั้ว V อย่างถูกต้อง
ใช้ออสซิลโลสโคปวัดความกว้างพัลส์และความถี่ของสัญญาณจากเครื่องทดสอบเซอร์โว
ตรวจความต่อเนื่องของชุดสายไฟตัวอย่างและหาจุดบกพร่องที่อาจารย์กำหนดไว้
สาธิตขั้นตอนชาร์จแบตเตอรี่อย่างปลอดภัยตามรายการตรวจ

ข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

ระวัง

วัดแรงดันขณะสายอยู่ที่ขั้ว A ทำให้ลัดวงจร
วัดความต้านทานในวงจรที่มีไฟ ค่าผิดและมิเตอร์อาจเสีย
ใช้มิเตอร์ที่พิกัด CAT ต่ำกว่าจุดที่วัด
หนีบกราวด์โพรบออสซิลโลสโคปผิดจุด
ทิ้งแบตเตอรี่ชาร์จไว้โดยไม่มีคนเฝ้า

สรุป

วัดแรงดันต่อขนาน วัดกระแสต่ออนุกรม วัดความต้านทานเมื่อตัดไฟ และย้ายสายวัดกลับขั้ว V หลังวัดกระแส
ความแม่นยำของมิเตอร์คือ $\pm (a % + n digit)$ ต้องนำมาพิจารณาเมื่อเทียบค่าที่ใกล้กัน
เลือกเครื่องวัดตามพิกัด CAT ของ IEC 61010-1
ออสซิลโลสโคปอ่านเวลาและแรงดันจากจำนวนช่องคูณค่าต่อช่อง
แบตเตอรี่ลิเธียมชาร์จแบบ CC/CV ถึง 4.2 V ต่อเซลล์ เก็บที่ประมาณ 3.8 V และต้องจัดการตามแนวปฏิบัติความปลอดภัยเสมอ

แบบฝึกตรวจความเข้าใจ

ต้องการวัดกระแสที่มอเตอร์ดึง ต้องต่อมัลติมิเตอร์แบบใด
มิเตอร์ ±(1% + 3 digit) อ่านได้ 5.00 V (ทศนิยมสองตำแหน่ง) ค่าจริงอยู่ในช่วงใด
ออสซิลโลสโคปตั้ง time/div = 2 ms สัญญาณหนึ่งคาบยาว 10 ช่อง ความถี่เท่าใด
แบตเตอรี่ 4S ชาร์จเต็มมีแรงดันเท่าใด
ต้องการวัดแรงดันที่ขั้วเต้ารับไฟบ้าน ต้องใช้มิเตอร์พิกัด CAT อย่างน้อยเท่าใด

เฉลย

ต่ออนุกรม และย้ายสายวัดไปขั้ว A ที่พิกัดพอ
$\pm (0.05 + 0.03) = \pm 0.08$ V คือ 4.92–5.08 V
คาบ $10 \times 2 = 20$ ms ความถี่ 50 Hz
$4 \times 4.2 = 16.8$ V
CAT II ที่พิกัดแรงดันอย่างน้อย 300 V

สรุปสูตรสำคัญ

ความคลาดเคลื่อนของมัลติมิเตอร์	$\pm (a % ของค่าที่อ่าน + n digit)$
คาบและความถี่จากออสซิลโลสโคป	$T = N_{div} \times (time/div), f = 1/ T$
แรงดันเซลล์ลิเธียมเต็ม	$V_{full} = 4.2 V \times N_{S}$

แหล่งอ้างอิงหลัก

International Electrotechnical Commission. (2010). Safety requirements for electrical equipment for measurement, control, and laboratory use: Part 1. General requirements (IEC 61010-1:2010).
Fluke Corporation. ABCs of multimeter safety [Application note]. link
Horowitz, P., & Hill, W. (2015). The art of electronics (3rd ed.). Cambridge University Press.
Federal Aviation Administration. (2023). Aviation maintenance technician handbook – General (FAA-H-8083-30B). link

อ่านเพิ่มเติม

ศึกษาหน่วยความรู้ที่กำหนดล่วงหน้า ดูสื่อประกอบ และทำ quiz ประจำโมดูล

อยู่ระหว่างพัฒนาD03D04

ในชั้นเรียน / ภาคสนาม

ปฏิบัติการในห้องแล็บหรือภาคสนามตามใบงาน พร้อม checklist ความปลอดภัย

หลักฐานการเรียนรู้: ใบงานที่ผ่านการตรวจและผล quiz

แบบทดสอบประจำโมดูล

แบบทดสอบนี้ใช้ตรวจความเข้าใจ (formative) ไม่ใช่การสอบเก็บคะแนน

โดเมนความรู้: ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และระบบกำลัง · เซนเซอร์และระบบสมองกลฝังตัว · การติดตั้ง บำรุงรักษา และการทดสอบ