การชิลด์ (shielding) มีความคำสัญอย่างไรต่อการวัด
เนื่องจากในการวัดทางความจริงแล้วจะมีแหล่งกำเนิดสัญญาณที่ไม่ต้องการบางชนิด
จะแผ่รังสีสนามแม่เหล็กที่มีอิทธิพลเหนือกว่า ตัวอย่างแหล่งเหล่านี้ คือ มอเตอร์
หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง (power transformer) จอภาพชนิดหลอด
(CRT) และจอแสดงผลของเครื่องมือวัด เมื่อไรก็ตามที่วงจรไวต่อการรบกวนเข้าใกล้หม้อแปลงไฟฟ้าหรือวงจรที่มีกระแสสูงสุดที่สูง
มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการคับปลิ้ง (เชื่อมต่อ) กันด้วยสนามแม่เหล็ก ซึ่งสามารถเป็นเหตุให้การวัด
หรือแหล่งจ่ายสัญญาณผิดพลาดได้ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงไฟฟ้าสามารถเหนี่ยวนำสัญญาณกวนชนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่ไม่ต้องการสู่วงจรสัญญาณต่ำ
ไม่ว่าวงจรนั้นจะอยู่ในตัวเองหรืออยู่ในเครื่องมือวัดที่อยู่ข้างเคียง สัญญาณกวนดังกล่าวสามารถเป็นภาระเกินของวงจรไวสัญญาณชนิดกระแสตรงแถบความถี่แคบ
กำรสอบเทียบที่กระทำที่ความถี่เดียวกันกับแหล่งจ่ายไฟฟ้าอาจเกิดการตีกันของสัญญาณ
โดยที่สัญญาณรบกวนจากแหล่งจ่ายสัญญาณแรงดันจะผสมกับสัญญาณที่ทำการวัด การผสมสัญญาณขึ้นอยู่กับเฟสของ
2 สัญญาณ จึงสามารถมีผลเป็น 2 เท่า หรือหักล้างกันกับสัญญาณที่เราสนใจ การใช้ชีลด์แม่เหล็กอย่างมีประสิทธิผลและการแยกระหว่างแหล่งความผิดพลาดกับวงจรที่ได้รับผลกระทบ
สิ่งนี้จะลดหรือขจัดการรบกวนดังกล่าว
แหล่งกำเนิดการรบกวนทางแม่เหล็กธรรมดำทั่วไป
คือ หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีการคับปลิ้งกันหลวม ๆ ระหว่างขดลวดปฐมและทุติยะ โดยส่วนใหญ่แล้วสัญญาณรบกวนจะถูกเหนี่ยวนำ
(รับขึ้นมา) ในวงรอบวงจรที่ขัดขวางสนามแม่เหล็กที่แปรเปลี่ยนตามเวลา รูปที่ 1
แสดงการตรวจจับสนามแม่เหล็กด้วยวงรอบที่ฟอร์มตัวด้วยเส้นสายไฟที่ต่อกับแหล่งที่จะทำการวัดเข้ากับโวลต์มิเตอร์กระแสสลับกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะไหลผ่านขำเข้าตัวมิเตอร์
และเป็นเหตุของความผิดพลาดในการวัด ขนาดของกระแสไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนกับความหนำแน่นของสนามแม่เหล็ก
และวงรอบของการเหนี่ยวนำ |
รูปที่ 1 แสดงการรับ (pick up) อำนาจแม่เหล็ก
|
การรับผล (pick up) อำนาจแม่เหล็กให้น้อยสุด
มีวิธีพื้นฐาน 2 วิธีในการลดการรับอำนาจแม่เหล็ก คือ ลดพื้นที่วงรอบการรับสนามแม่เหล็ก และการลดความเข้มสนามแม่เหล็กในกำรออกแบบเครื่องมือวัดชนิดเที่ยงตรงสูงนั้น จำเป็นต้องพิจารณาการปิดล้อมพื้นที่วงรอบสัญญาณต่ำและไวต่อสัญญาณ การวางผังลำยวงจรบนแผ่นวงจรอย่างระมัดระวังจะเป็นส่วนสำคัญในการช่วยลดการรับการคับปลิ้งสนามแม่เหล็ก การมีลำยวงจรแต่ละด้านหรือบนด้านข้างของแผงวงจรจะเป็นการสร้างพื้นที่วงรอบขนาดเล็กขึ้น ความเข้มของเส้นแรงแม่เหล็ก (flux density) จะลดลงอย่างรวดเร็วตามระยะทางจากต้นกำเนิด ดังนั้น ให้วางตำแหน่งของหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังและแหล่งกำเนิดสัญญาณอื่น ๆ ให้ไกลจากวงจรที่ไวต่อสัญญาณเท่าที่จะเป็นไปได้ก็จะเป็นการลดการรับสนามแม่เหล็กได้ บางครั้งการหมุนตัวหม้อแปลงไฟฟ้าก็ช่วยลดการได้รับสัญญาณแม่เหล็ก เพราะการรับจะถูกจำกัดต่อสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากกับวงรอบ ควรระมัดระวังในการวางซ้อนเครื่องมือวัดกัน ดังรูปที่ 2 เพื่อมิให้แหล่งกำเนิดสัญญาณแม่เหล็กรบกวนจากเครื่องมือวัดตัวหนึ่งอยู่ใกล้กับวงจรวัดไวสัญญาณของอีกเครื่องหนึ่ง เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์บางชนิดจะเปล่งสัญญาณแม่เหล็กรบกวนออกมามากจนกระทั่งไม่สามารถนำมาใช้ใกล้เครื่องมือวัดหรือแหล่งจ่ายสัญญาณความเที่ยงตรงสูง
 |
รูปที่ 2 แสดงการจัดวางเครื่องมือวัดที่ไม่เหมาะสม
|
เมื่อใช้สายวัด (test leads) วิธีที่ดีที่สุดที่จะลดการรับอำนาจสนามแม่เหล็ก
คือ การใช้สายวัดที่บิดตีเกลียว (twist) เข้าด้วยกัน
ดังรูปที่ 3 วิธีนี้ไม่เพียงลดพื้นที่ของวงรอบระหว่างสายให้น้อยที่สุดเท่านั้น
แต่ยังทำให้ต่ำแหน่งเส้นแรงแม่เหล็กอยู่ในตำหน่งตรงข้ามกัน ทำให้เกิดการหักล้างกันและกันไป
วิธีอื่นในการเชื่อมต่อระหว่าง เครื่องมือวัด คือ การใช้สายชนิดร่วมแกน (coaxial
cable) ดังรูปที่ 4 จะช่วยในการต้านและสะท้อนการรับสัญญาณรบกวนทั้งสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า
เพราะศูนย์กลางของสายวัดถูกล้อมรอบอย่างสมบูรณ์ด้วยสายชีลด์ภายนอก
เมื่อใช้สายวัด
(test leads) วิธีที่ดีที่สุดที่จะลดการรับอำนาจสนามแม่เหล็ก
คือ การใช้สายวัดที่บิดตีเกลียว (twist) เข้าด้วยกัน
ดังรูปที่ 3 วิธีนี้ไม่เพียงลดพื้นที่ของวงรอบระหว่างสายให้น้อยที่สุดเท่านั้น แต่ยังทำให้ต่ำแหน่งเส้นแรงแม่เหล็กอยู่ในตำแหน่งตรงข้ามกัน
ทำให้เกิดการหักล้างกันและกันไป วิธีอื่นในการเชื่อมต่อระหว่าง เครื่องมือวัด คือ
การใช้สายชนิดร่วมแกน (coaxial cable) ดังรูปที่ 4 จะช่วยในการต้านและสะท้อนการรับสัญญาณรบกวนทั้งสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า
เพราะศูนย์กลางของสายวัดถูกล้อมรอบอย่างสมบูรณ์ด้วยสายชีลด์ภายนอก
 |
รูปที่ 3 แสดงสายวัดที่บิดตีเกลียว (twist)
เข้าด้วยกัน และมีสายชีลด์ของ Pomona
|
 |
รูปที่ 4 แสดงสายชนิดร่วมแกน (coaxial cable) ของ Pomona
|
ข้อแนะนำในการปฏิบัติ
1.
ถ้าเป็นไปได้ให้ใช้สายวัดชนิดคู่พันกัน (twist pairs) แทนการใช้สายวัดชนิดแยกกัน เพื่อลดการรับสัญญาณแม่เหล็กและลดค่าเหนี่ยวนำอนุกรม
(series inductance) ให้มีน้อยที่สุด
2.
ใช้สายวัดชนิดร่วมแกน (coaxial cable) เพื่อลดการ
รับสัญญาณกวนทั้งชนิดแม่เหล็กและไฟฟ้าสถิตย์ (electrostatic)การต้านและสะท้อนสนามรบกวนโดยการร่วมแกน
(coax) มีความสัมพันธ์ทั้งด้านความถี่ของสัญญาณกวนและองศาครอบคลุมของตัวนำภายนอก
(degree of coverage of the outer conductor) สายร่วมแกนส่วนใหญ่จะถูกสร้างขึ้นโดยการใช้เส้นลวดละเอียดถักสานเป็นสายตัวนำภายนอกและประสิทธิภาพจะขึ้นอยู่กับการถักสานว่าถี่แน่นเพียงใด
เพราะสามารถมีช่องว่างเล็ก ๆ ที่จะลดประสิทธิผลในการต้านสะท้อนการแผ่หรือการคับปลิ้งที่ไม่ต้องการ
สายชนิดร่วมแกนหาซื้อใช้ได้ในท้องตลาดที่สามารถครอบคลุมได้ตั้งแต่ 80% ถึง 98% สาย
ร่วมแกนบางชนิดใช้ชีลด์แบบแผ่นฟอยล์ (foil shield) ดังรูปที่
5 แทนการถักทอ เพื่อเพิ่มการครอบคลุมให้ได้ 100%
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น