การต่อลงดิน ( grounding ) มีความสำคัญต่อการวัดอย่างไร
คำว่ากราวดิง
( grounding ) เป็นการต่อลงดินของระบบไฟฟ้าที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา
คำว่าเอิร์ทธิง ( earthing ) เป็นเรื่องเดียวกันแต่ใช้ในอังกฤษ
ในบทนี้จะกล่าวถึง การต่อลงดิน (grounding) การชิลด์ (shielding)
และ การการ์ด (guarding) ของการเชื่อมต่อกันระหว่างเครื่องวัด
แม้จะไม่ใช่เทคนิคการวัด แต่สามารถมีผลกระทบอย่างสำคัญต่อการวัดต่อไปจะเป็นกำรบอกพื้นฐานว่าให้ปฏิบัติหรืออย่ำปฏิบัติในงานวัดทางมาตรวิทยา
ก็จะสามารถหลีกเลี่ยงความผิดพลาดของการวัดที่ยากจะค้นพบได้ ความจริงนี้จะเป็นจริงอย่างยิ่งเมื่อระบบการวัดนั้นใช้เครื่องวัดหลายตัว
ใช้สายวัดหลายแบบที่แตกต่างกันในการวัดความเที่ยงตรงสูง เช่น ในระบบทดสอบ เป็นต้น
ยังมีแหล่งความผิดพลาดอื่น ๆ อีกในเครื่องวัดและการเชื่อมต่อกัน
สิ่งนี้รวมถึงกระแสรั่ว (leakage current) แรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดจากความร้อน
(thermal EMFs) ความต้านทานที่จุดสัมผัส (contact
resistance) และสัญญาณกรรโชก (transients)
การจัดทำผังระบบการวัดและบล็อคไดอะแกรมแสดงส่วนประกอบ
และวงจรในสภาวะอุดมคติ (ideal) สำหรับการเชื่อมต่อเครื่องวัดกันและสายวัด
เงื่อนไขในกรณีที่ดีที่สุด สายวัดที่เชื่อมต่อกันจะไม่มีความต้านทานที่ไม่ต้องการ
หรือคุณสมบัติรีแอคแตนซ์ (reactance) การที่โลหะสัมผัสกับโลหะไม่เกิดความต้านทานจากจุดสัมผัส
หรือแรงดันไฟฟ้าเกิดจากความร้อนขึ้น ในอุดมคติแล้วพื้นที่บริเวณห้องปฏิบัติการมีความอิสระ
พ้นจากสัญญาณที่ไม่ต้องการ ที่สามารถกระทบผลการวัดได้
ในโลกแห่งความจริง
สายวัดจะมีความต้านทานที่ไม่ต้องการ และมีรีแอคแตนซ์ และมีสัญญาณที่ไม่ต้องการที่กระทบความสามารถที่จะวัดได้ด้วยคุณภาพสูง
(ดูรูปที่ 1 ประกอบ ) |
| รูปที่ 1 แสดงค่าทางไฟฟ้าที่มีในการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องวัด |
การทำการวัดความเที่ยงตรงสูงได้หรือไม่จะขึ้นอยู่กับการควบคุมสิ่งสำคัญที่กล่าวมา
แต่บางครั้งก็เป็นองค์ประกอบที่ลึกลับในขณะที่แนวคิดเกี่ยวกับการต่อลงดิน การชีลด์
การการ์ด ไม่ใช่เรื่องยากที่จะเข้าใจ แต่รายละเอียดของการประยุกต์สิ่งเหล่ำนี้ให้เหมาะสม
สามารถมีความซับซ้อนมากกว่า แม้ว่าเรื่องที่จะกล่าวทั้งหมดต่อไปนี้อาจไม่น่าสนใจต่อผู้อ่านที่ปกติจะสนใจในการวัดความเที่ยงตรงสูงเท่านั้น
ข้อมูลที่ถูกรวมอยู่ในหมวดย่อยที่ขึ้นหัวข้อ “ข้อแนะนำในทางปฏิบัติ”
น่าจะมีคุณค่ำในสภาวะการวัดธรรมดำด้วยเช่นกัน ข้อแนะนำเหล่ำนี้ได้ทำให้ง่ายในเรื่องของทางเลือกและการประยุกต์ใช้สายวัดชนิดต่าง
ๆ ที่หำได้ในห้องปฏิบัติการ และแนะแนวทางหนึ่งรอบ กับดักจำนวนมากที่อาจพบได้
บทนี้จะอธิบายเช่นกันในเรื่องของวัตถุประสงค์ และการประยุกต์อุปกรณ์ต่าง ๆ
เกี่ยวกับขั้วต่อ (terminals) สวิตช์ การ์ดขั้วต่อ ชีลด์ การต่อลงดิน
และตัวเครื่อง
การต่อลงดิน (grounding) การต่อลงดินทางอุดมคติ
ทางความจริงการต่อลงดินในทางอุดมคติจะไม่มีความต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้า
ผลคือจะไม่มีแรงดันตกคร่อมระหว่างจุดที่ต่างกันใน เส้นทางการต่อลงดิน และไม่คำนึงถึงปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน
สิ่งนี้แสดงในรูปที่ 2 ที่แสดง 2 วงรอบ (loop) ที่ทั้งสองวงใช้จุดต่อลงดินร่วมกัน
 |
| รูปที่ 2 การต่อลงดินในอุดมคติ
วงรอบที่มี E1, R1และ R3คือ วงจรแบ่งแรงดัน แรงดันขำออกจากตัวแบ่งแรงดัน (V1)
จะไม่มีผลกระทบจำกกระแสไฟฟ้าจากอีกวงรอบหนึ่งที่ประกอบด้วย E2
และ R2ในกรณีอุดมคติ ขำออกของตัวแบ่งแรงดัน คือ
|
ในความเป็นจริงแล้ว การต่อลงดินจะมีความต้านทานจำนวนหนึ่ง
ซึ่งทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกตามแนวการต่อลงดิน เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมัน สิ่งนี้สามารถเป็นเหตุของความผิดพลาดในระบบการวัด
ถ้ำไม่ได้ให้ความสนใจในการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า รูปที่ 3 แสดงผลกระทบดังกล่าว
 |
| รูปที่ 3 การต่อลงดินในความเป็นจริง
การต่อลงดินในอุดมคติจะถูกแทนที่ด้วยความต้านทาน
สมบูรณ์รวม r1 และ r2 ค่ำขำออกของการแบ่งแรงดัน V1 นี้ต่อไปจะได้รับผลกระทบจำกกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงรอบอื่นคือ I2 ในกรณีความเป็นจริง ก็จะกลายเป็น
จากการเพิ่มค่าความต้านทานการต่อลงดิน r1ได้เปลี่ยน แรงดันไฟฟ้าขำออกของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า V1ใน 2 ทาง ทางแรกได้รวมความต้านทานเข้าไปในวงรอบของการแบ่งแรงดันไฟฟ้า
ซึ่งเปลี่ยนอัตราส่วนการแบ่งแรงดัน ทางที่ 2 กระแสไฟฟ้าใน r1จากวงรอบที่ 2 (I2) ในขณะนี้สามารถมีผลกระทบต่อค่ำของ
V1การเปลี่ยนแปลงของอัตราส่วนการแบ่งแรงดัน สามารถจัดการได้โดยการทำให้มั่นใจว่าค่ำ
r1 ยังคงที่ และโดยการเปลี่ยนค่ำของ R1หรือ
R3 เพื่อชดเชยต่อการเพิ่มค่ำของ r1 ความผิดพลาดที่เกิดจาก
I2ซึ่งเรียกว่า ความผิดพลาดวงรอบการต่อลงดิน
นี้โดยปกติจะจัดการโดยการเปลี่ยนการต่อลงดิน เพื่อให้ I2ไม่ไหลผ่าน
r
|
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น