การทดลองที่ 3
การใช้ oscilloscope ในงานไฟฟ้ากำลัง
อุปการณ์การทดลอง
1. Oscilloscope Glentest UTD 2025c
2. Differential Probe – 30MHz ยี่ห้อ Metrix รุ่น MX9030
วัตถุประสงค์
1. เพื่อให้นักศึกษารู้จักคุณลักษณะของ Differential Probe
2. เพื่อให้นักศึกษาสามารถวัดแรงดัน Vline และ Vphase และสังเกตความต่างเฟสได้
3. เพื่อให้นักศึกษาสังเกตว่ามีการแยก ground ของระบบกับอุปกรณ์หรือไม่
4. เพื่อให้นักศึกษาได้ศึกษาการปรับ oscilloscope 2 ช่องสัญญาณ
ทฤษฎี
Differential Probe สัญญาณแบบ Differential เป็นสัญญาณที่มีระดับอ้างอิงที่ไม่ใช่กราวนด์ เป็นสัญญาณที่จะนำไปใช้งานต่อไป ที่มีลักษณะเป็นแบบ floating หรือลอยจากกราวนด์ สัญญาณแบบ Differential สามารถทำการวัดได้ 2 วิธี จะแสดงดังภาพ
จากภาพ a เป็นการใช้โพรบ 2 เส้นทำการวัดสัญญาณแบบ single-ended ซึ่งเป็นวิธีที่มักจะใช้กันบ่อยๆ ในการวัดสัญญาณแบบ Differential วิธีการวัดคือจะใช้ออสซิลโลสโคปวัด 2 ช่องสัญญาณพร้อมกัน โดยโพรบ 2 เส้นทำการวัดแบบเทียบกับกราวนด์ ( single-ended ) และใช้ฟังก์ชั่นทาง
คณิตศาสตร์ของออสซิลโลสโคปทำการลบสัญญาณทั้ง 2 ซึ่งวิธีนี้จะสามารถวัดสัญญาณที่มีความถี่ต่ำและขนาดของสัญญาณที่วัดจะต้องสูงกว่าขนาดของสัญญาณรบกวน ปัญหาของการวัดโดยวิธีนี้คือสัญญาณที่มีความเร็วสูงจะทำให้เกิดความผิดพลาดในส่วนของเวลาเมื่อทำการวัดความแตกต่างของพัลส์อีกอย่างหนึ่งก็คือ การวัดแบบ single-ended ไม่สามารถที่จะกำจัดสัญญาณรบกวน common-mode ได้เพียงพอที่ระดับสัญญาณต่ำๆ ซึ่ง Differential Probe นั้นจะสามารถกำจัดสัญญาณรบกวน common-modeให้ออกจากสัญญาณ Differential ได้ โดยการทำงานแบบนี้จะเรียกว่า “อัตราส่วนการกำจัดสัญญาณ common-mode ( common-mode rejection ratio : CMRR )”สำหรับการวัดโดยใช้ Differential Probe นั้นจะใช้วงจรขยายความแตกต่างซึ่งจะนำสัญญาณ2 อันมาลบกันแล้วได้ผลลัพธ์ออกมาเพียงช่องสัญญาณเดียวเข้าที่ออสซิลโลสโคปโดยตรง ดังภาพที่ bโดยวิธีนี้จะได้ค่า CMRR ที่สูงมากตลอดย่านความถี่ เช่น Tektronix P6247 ซึ่งจะมี Bandwidth ถึง 1 GHzและมีย่านของ CMRR อยู่ในช่วง 60 dB (1000:1) ที่ 1 MHz ถึง 30 dB (32:1) ที่ 1 GHz เป็นต้น
การทดลอง
การทดลองทำการวัดแรงดันไฟฟ้า 3 เฟส โดยวัดแรงดันเฟส R เทียบกับเฟส S (VRS)
สรุปผลการทดลอง
1. สัญญาณแรงดันเฟส R (เส้นสีฟ้า) และเฟส S (เส้นสีเหลือง) ณ จุดๆเดียวกันในแต่ละรูปคลื่น อยู่ห่างกันประมาณ 4.5 ช่องเล็ก โดยสัญญาณ 1 ลูกคลื่นมีทั้งหมด 14 ช่องเล็ก
20 ช่อง : 360 องศา
6.5 ช่อง : 360 x (4.5/18) = 115.71 องศา