วันพฤหัสบดีที่ 9 สิงหาคม พ.ศ. 2555

วงจรกรองความถี่ (Filter Circuit)

วงจรกรองความถี่ (Filter Circuit)

วงจรกรองความถี่หรือฟิลเตอร์ (Filter) คือวงจรไฟฟ้าที่ยอมให้สัญญาณไฟฟ้าที่ความถี่ใด ๆ ความถี่หนึ่งหรือช่วงความถี่ใดความถี่หนึ่งเท่านั้นผ่านไปได้ ส่วนความถี่อื่นหรือช่วงความถี่อื่น ๆ นอกเหนือจากที่กำหนดจะถูกลดทอนไปซึ่งจะเป็นช่วงความถี่ใดนั้นจะขึ้นอยู่กับการออกแบบวงจร

วงจรกรองความถี่มีด้วยกัน 2 แบบ คือ

1.แบบ Passive คือวงจรที่ประกอบขึ้นด้วยอุปกรณ์แบบพาสซีฟ ซึ่งหมายถึงอุปกรณ์ที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องมีการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าเพื่อให้ทำงาน ซึ่งได้แก่อุปกรณ์ประเภท ตัวต้านทาน (R) ตัวเก็บประจุ (C) และ ขดลวดเหนี่ยวนำ (L)

2.แบบ Active คือ วงจรที่ประกอบขึ้นด้วยอุปกรณ์ที่ต้องการไฟฟ้า เพื่อกระตุ้นการทำงานของตัวอุปกรณ์ ซึ่งได้แก่อุปกรณ์ประเภท ทราณซิสเตอร์ หรือ ไอซี

วงจรกรองความถี่แบ่งได้ 4 ประเภทคือ

1.วงจรกรองสัญญาณความถี่ต่ำ (Low Pass Filter: LPF)

หมายถึง วงจรที่จะยอมให้สัญญาณความถี่ตั้งแต่ 0 Hz ถึงความถี่ที่กำหนดผ่านไปได้ ส่วนความถี่ตั้งแต่ที่กำหนดสูงขึ้นไปเรื่อย ๆ จะลดทอนไปตามลำดับ ลักษณะของวงจรมีตั้งแต่อันดับหนึ่งขึ้นไป ดังรูป

รูปที่ 1 วงจรกรองสัญญาณความถี่ต่ำอันดับต่างๆ และกราฟแสดงอัตราขยายแรงดันเชิงความถี่ (db)

จากรูปวงจรเมื่อทำการป้อนความถี่ต่ำเข้าวงจร ที่ C จะมีค่า XC สูง ทำให้ความถี่ต่ำไหลผ่าน R ที่มีค่าความต้านทานน้อยกว่า XC ได้สะดวก ระดับสัญญาณ Output จึงผ่านได้มาก แต่เมื่อความถี่สูงกว่าจุดที่กำหนด ค่า XC จะลดลง ทำให้ความถี่ ผ่านขดลวดได้ลดลง บางส่วนที่ผ่านไปได้ก็จะถูก C ดึงลงกราวด์ ระดับสัญญาณ Output จึงผ่านได้น้อยมาก

ในทางทฤษฎีวงจรกรองความถี่ต่ำจะยอมให้สัญญาณใดๆ ที่มีความถี่ตั้งแต่ 0 Hz จนถึงความถี่ที่กำหนดซึ่งเรียกว่า ความถี่คัทออฟ หรือ ความถี่ขอบเขต (Cutoff Frequency) ผ่านไปได้โดยไม่มีการลดทอนของสัญญาณ และถ้าความถี่ของสัญญาณเข้ามีค่าเกินที่กำหนดไว้ สัญญาณออกควรจะมีค่าเป็นศูนย์ แต่ในทางปฏิบัติไม่สามารถจะทำเช่นนั้นได้ เนื่องจากการตอบสนองสัญญาณที่ความถี่ต่างๆ ของอุปกรณ์ประเภทพาสซีฟ จะเป็นแบบค่อยเป็นค่อยไปไม่เปลี่ยนแปลงทันทีทันใด ดังนั้นผลที่ได้จึงเป็นดังรูปที่ 1 คือเมื่อสัญญาณมีความถี่สูงขึ้นวงจรจะลดสัญญาณลงไปเรื่อยๆ จนกระทั้งจะลดลงในอัตราคงที่ค่าหนึ่ง

ขั้นตอนการคำนวณวงจรกรองความถี่ต่ำ

สิ่งที่ต้องพิจารณาเป็นพิเศษสำหรับการออกแบบวงจรฟิลเตอร์ชนิดกรองความถี่ต่ำผ่านก็คือ ค่าความถี่คัตออฟ w_c ที่ต้องการใช้งาน ซึ่งความถี่คัตออฟหาได้จากสมการ

โดยที่ w_c มีหน่วยเป็น เรเดียนต่อวินาที ( rad/s)

fc มีหน่วยเป็น เฮิรตซ์ (Hz)

R มีหน่วยเป็น โอห์ม (W)

C มีหน่วยเป็น ฟารัด (F)

ในทำนองเดียวกันเมื่อกำหนด w_c ไว้แล้ว ต้องการจะหาค่า R ก็จะได้เป็น

ตัวอย่างที่ 1 กำหนดให้ R= 10 kW และ C = 0.001 mF จงหาความถี่ คัตออฟ

วิธีทำ

จากสมการ แทนค่า R และ C ลงในสมการ

จะได้ = 100 krad/s

หรือ

= 15.9 kHz

ตัวอย่างที่ 2 จากวงจรกรองความถี่ต่ำผ่าน จงคำนวณหาค่า R เมื่อกำหนดให้ความถี่คัตออฟมีค่าเท่ากับ 2 กิโลเฮิรตซ์ และ C = 0.005 mF

วิธีทำ

จากสมการที่

จะได้ = 15.9 kW

2.วงจรกรองสัญญาณความถี่สูง (High Pass Filter: HPF)

มีคุณสมบัติตรงกันข้ามกับวงจรกรองสัญญาณความถี่ต่ำ คือการตอบสนองต่อสัญญาณของวงจรจะยอมให้สัญญาณความถี่สูงผ่านและลดทอนสัญญาณความถี่ต่ำ ซึ่งแสดงวงจรและกราฟตอบสนองอัตราขยายแรงดันความถี่ได้ ดังแสดงในรูป ที่ 2

รูปที่ 2 วงจรกรองสัญญาณความถี่สูงอันดับต่างๆ และกราฟแสดงผลการตอบสนองต่ออัตราขยายเชิงความถี่

จากรูปจะเห็นว่า C ต่ออนุกรมกับวงจร ส่วน R ต่อขนานกับวงจร เมื่อป้อนความถี่ต่ำกว่าเข้ามา C จะมีค่า XC สูง ทำให้สัญญาณผ่านไปได้น้อย ทำให้สัญญาณที่ผ่านมาจาก C ลงกราวด์ได้หมด แต่เมื่อความถี่สูงขึ้น C จะมีค่า XC ลดลง สัญญาณจะผ่านได้มากขึ้น สัญญาณก็จะลงกราวด์น้อยลงเพราะมี R กันไว้ สัญญาณที่ออกไปยัง Output จะมีมากขึ้น จนถึงระดับความแรงของสัญญาณประมาณ 70.7 % ของความแรงสูงสุด ระดับนี้เองที่เราเรียกว่า ช่วงความถี่ Cut off เมื่อความถี่สูงกว่า ความถี่ นี้C จะยอมให้สัญญาณผ่านได้สะดวกและค่า R จะต้านสัญญาณไม่ให้ลงกราวด์ ความถี่จึงผ่านไปที่จุด Output ได้ทั้งหมด

ขั้นตอนการคำนวณวงจรกรองความถี่สูง

ขั้นตอนการคำนวณของวงจรกรองความถี่สูงจะมีหลักการคำนวณเช่นเดียวกับวงจรกรองสัญญาณความถี่ต่ำ

ตัวอย่างที่ 3 จงคำนวณหาค่าความต้านทาน R เมื่อกำหนดให้ C = 0.002 mF และ f_c = 10 kHz

วิธีทำ

จากสมการ

R = = 8 kHz

ตัวอย่างที่ 4 ถ้ากำหนดให้ R = 22 kW และ C= 0.01 mF จงคำนวณหา wc และ _Fc

วิธีทำ

จากสมการ

w_c = = 4.45 krad/s

f_c = = 724 kHz

3.วงจรกรองสัญญาณช่วงความถี่ (Band Pass Filter: BPF)

เนื่องจากเป็นวงจรที่มีสักษณะคล้ายกับการนำเอาวงจรกรองสัญญาณความถี่ต่ำ และความถี่สูง มาต่อร่วมกัน (Cascade) ดังนั้น วงจรกรองความถี่ผ่านเฉพาะช่วง จะยอมให้สัญญาณผ่านไปได้เฉพาะช่วงที่กำหนดเท่านั้น ความถี่ที่นอกเหนือจากที่กำหนดจะถูกจำกัดโดยการลดทอนให้หมดไป

รูปที่ 3 วงจรกรองสัญญาณช่วงความถี่ และกราฟแสดงผลตอบสนองอัตราขยายเชิงความถี่

รูปที่ 3 แสดงถึงผลตอบสนองทางความถี่ของวงจรแบบนี้ ค่าแรงดันเอาท์พุทสูงสุด V_max จะปรากฏขึ้นเฉพาะบางช่วงของความถี่เท่านั้น เรียกความถี่นั้นว่า ความถี่เรโซแนนต์ (resonant frequency) แทนได้ด้วย w_r ตำแหน่งของความถี่ที่มีค่าแรงดันลดลงเป็น 0.707 V_max จะมีอยู่ 2 ความถี่คือ ความถี่ที่สูงกว่า w_r ค่าหนึ่ง และที่ต่ำกว่าw_r อีกค่าหนึ่งเรียกความถี่ที่ V₀ = 0.707 V_max ที่สูงกว่า wr นี้ว่า ความถี่คัตออฟช่วงสูง (high cutoff frequency) แทนด้วย w_r และความถี่ที่ต่ำกว่า w_r ว่า ความถี่คัตออฟช่วงต่ำ ( low cutoff frequency) แทนได้ด้วย w₁

จากความถี่ทั้งสอง เราจะได้ช่วงกว้างความถี่ B เป็น

B = wh - w₁…………….(1)

วงจรกรองความถี่ผ่านเฉพาะช่วงนี้แบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ ชนิดที่ยอมให้ความถี่ผ่านได้ในช่วงแคบ (narrow Band) และชนิดที่ยอมให้ผ่านได้ในช่วงกว้าง (wide band) สำหรับวิธีการกำหนดว่าวงจรชนิดใดเป็นชนิดที่ยอมให้ความถี่ผ่านได้ในช่วงแคบหรือช่วงกว้างนั้น กำหนดได้ดังนี้ถ้ามีช่วงกว้างความถี่น้อยกว่าหนึ่งในสิบของความถี่เรโซแนนต์ (B < 0.1 wr ) เราจะเรียกว่าวงจรชนิดที่ยอมให้ผ่านได้ในช่วงแคบ ถ้ามีช่วงกว้างความถี่มากกว่าหนึ่งในสิบของความถี่เรโซแนนต์ (B > 0.1w_r) เราจะเรียกว่า วงจรชนิดที่ยอมให้ความถี่ผ่านได้ในช่วงกว้าง

ในวงจรแบบเลือกความถี่ผ่านนี้จะมีอัตราส่วนระหว่างความถี่เรโซแนนต์และช่วงกว้างความถี่เรียกว่า ควอลิตี้แฟกเตอร์ (quality factor ) แทนได้ด้วย Q ค่า Q นี้เป็นค่าที่มีความสำคัญมาก เพราะเป็นตัวชี้ให้เห็นถึงความสามารถในการเลือกความถี่ใช้งาน ยิ่งค่า Q มีค่าสูงมากขึ้นเท่าใด วงจรก็ยิ่งมีความสามารถในการเลือกความถี่ได้ดีมากขึ้นเท่านั้น ค่า Q แสดงได้ดังในสมการ

……………………….(2)

หรือ

………………………(3)

โดยที่ B มีหน่วยเป็นเรเดียนต่อวินาที สำหรับวงจรในแบบที่ยอมให้ความถี่ผ่านได้ในช่วงแคบ ๆ นั้นจะมีค่า Q ที่สูงมากกว่า 10 และ ในวงจรผ่านแบบช่วงกว้างจะมีค่า Q น้อยกว่า 10

สรุป ช่วงความถี่แคบคือ มีค่า B < 0.01 ; Q > 10

ช่วงความถี่กว้างคือ มีค่า B > 0.01 ; Q < 10

3.1 วงจรกรองความถี่เฉพาะ ช่วงแคบผ่าน

ขั้นแรกในการออกแบบวงจรต้องกำหนดค่าของช่วงกว้างความถี่ B ที่จะใช้งาน และคำนวณค่า Q ของวงจรเสีย ก่อน โดยคำนวณ ได้จากสมการที่ (2) (หรืออาจกำหนดค่า Q และคำนวณค่า B ก็ได้) หลังจากนั้นจึงจะเป็นการเลือกและคำนวณค่าของอุปกรณ์เพิ่มเติมอื่น ๆ ขั้นตอนในการพิจารณาต่อไป เพื่อให้ง่ายแก่การพิจารณาจะกำหนดให้ A_r = 1 เลือก C₁ = C₂ =C ให้มีค่าที่เหมาะสม ต่อจากนั้นก็คำนวณค่า R₁ , R₂ และR₃ โดยได้จากสมการ

………………(4)

………………(5)

………………(6)

B ในสมการที่ (3) มีหน่วยเป็น เรเดียนต่อวินาที

ตัวอย่างที่ 5 จากออกแบบวงจรกรองความถี่แบบผ่านเฉพาะช่วง ตามในรูปที่ 3(ข) เมื่อกำหนดให้วงจรมี F_r = 1590 kHz หรือ w_r = 10 krad/s มี Q = 10 และ C₁=C₂ = C= 0.01 mF

วิธีทำ

ก่อนอื่นจะหาค่า B โดยจากสมการที่ (3)

B = = 1.0 krad /s = 159 Hz

และหาค่าความต้านทานทั้งหมด โดยใช้สมการที่ (4) ถึงสมการที่ (6)

R₂ = = 200 kW

R₁= = 100 kW

R₃ = = 0.5 kW

ตัวอย่างที่ 6 จากในตัวอย่างที่ 1 ถ้ากำหนดให้วงจรมีช่วงกว้างความถี่ B เพิ่มขึ้นเป็น

2 kW rad/s จงคำนวณหา

1. Q

2. R₂

3. R₁ และ

4. R₃ (C₁ = C = 0.01 mF)

วิธีทำ

1. จากสมการที่ (2)

2. จากสมการที่ (4)

3. จากสมการที่ (5)

4. จากสมการที่ (6)

3.2 วงจรกรองความถี่ผ่านในช่วงกว้าง

วงจรใช้งานสามารถใช้เป็นวงจรเดียวกับ วงกรองความถี่แบบผ่านในช่วงแคบได้ ดังในรูปที่ 1(ข) โดยเลือกให้ Q มีค่าน้อยกว่า 10 (Q<10) การคำนวณค่าของอุปกรณ์จะเหมือนกับในหัวข้อที่แล้ว คือใช้สมการที่ (4) ถึงสมการที่ (6) ได้(เฉพาะในกรณีที่ 4Q² > 2 เท่านั้น)

ตัวอย่างที่ 7 จงออกแบบวงจรกรองความถี่แบบผ่านได้ในช่วงกว้าง ตามวงจรในรูปที่ 1(ข) เมื่อกำหนดให้ f_r = 3,183 Hz หรือ w_r = 20 krad/s, Q = 5 และ C₁ = C₂ = 0.01 mF

วิธีทำ

จากสมการที่ (3)

B = = 4 krad/s = 636 Hz

และจากสมการที่ (4) ถึงสมการที่ (6)

R₂ = = 50 kW

R₁ = = 25 kW

R3 = = 500 W

มีแนวความคิดบางอย่างเกี่ยวกับวงจรกรองความถี่ผ่านเฉพาะช่วงนี้ว่า วงจรชนิดนี้น่าจะสามารถสร้างได้จากการนำเอาวงจรกรองความถี่ต่ำ มาต่อร่วมกับวงจรกรองความถี่สูง ตัวอย่างเช่น นำวงจรกรองความถี่ต่ำ แบบบัตเตอร์เวิร์ทที่ให้ค่า –60เดซิเบลต่อดีเคด มาต่อร่วมกับวงจรกรองความถี่สูงดังรูปที่ 1 ซึ่งจะให้ผลตอบสนองทางความถี่ดังในรูปที่ 2 ถึงแม้ว่าวงจรใหม่ที่สร้างนี้ จะต้องใช้ออปแอมป์ถึง 4 ตัวก็ตาม แต่ก็มีข้อดีอยู่คือว่า จะให้อัตราความชันสูงถึง 60 เดซิเบลต่อดีเคดเลยที่เดียวทั้งในคัตออฟช่วงความถี่ต่ำ ช่วงความถี่สูง และมีอัตราขยายเป็น 1 ตลอดในความถี่ช่วงผ่าน

รูปที่ 4 กราฟแสดงการตอบสนองความถี่ ของวงจรผสมที่เกิดจากการเอาวงจรกรองความถี่ต่ำแบบบัตเตอร์เวิร์ทที่ให้ค่า –60 เดซิเบลต่อดีเคด กับวงจรวงจรกรองความถี่สูงผ่านแบบให้ค่า 60 เดซิเบลต่อดีเคด มาต่อรวมกัน

การนำเอาวงจรกรองความถี่ต่ำและความถี่สูงมาต่อรวมกัน เพื่อให้ได้วงจรกรองความถี่เฉพาะช่วง แบบนี้มีข้อน่าสังเกตว่า ในการนำมาต่อรวมกันนั้น สามารถสลับตำแหน่งกันระหว่างวงจรทั้งสองได้ ซึ่งได้ผลการทำงานเหมือนกัน ข้อสำคัญคือว่า ต้องเลือกความถี่คัตออฟให้ถูกต้องตามที่ต้องการเท่านั้น

4.วงจรลดทอนสัญญาณช่วงความถี่ (Band Reject Filter: BRF)

เป็นวงจรที่กำจัดความถี่บางช่วงออกไป บางครั้งเราเรียกว่า นอตช์ฟิลเตอร์ (notch filter) ตัวอย่างของวงจรแสดงได้ในรูปที่ 4 ซึ่งจะให้ผลตอบสนองทางความถี่ดังในรูปที่ 4 จากรูปจะเห็นได้อย่างชัดเจนว่ามีความถี่ช่วงผ่านอยู่สองช่วงทั้งซ้ายและขวา และมีความถี่ที่อยู่ตรงกลางถูกกำจัดหายไปความถี่นี้เราจะเรียกว่า ความถี่เรโซแนนต์ (w_r) เช่นเดียวกันวงจรกรองความถี่ต่ำผ่านเฉพาะช่วงตัวอย่าง ของวงจรประเภทนี้ได้แก่ การกำจัดความถี่ 50 เฮิรตซ์ หรือ 400 เฮิรตซ์ในการใช้งานมอเตอร์เจเนอเรเตอร์ เพื่อเป็นการลดสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้น เป็นต้นการคำนวณและออกแบบวงจรก็เช่นเดียวกับวงจรกรองความถี่ผ่านเฉพาะช่วงคือ ต้องนำเอาช่วงกว้างความถี่ B และค่าควอลิตี้แฟกเตอร์ Q มาคิดร่วมกับ w_r ด้วย

รูปที่ 5 แสดงวงจรลดทอนสัญญาณช่วงความถี่และผลตอบสนองต่อความถี่

ขั้นตอนการออกแบบ

1. กำหนดให้ C₁ = C₂ = C และเลือกค่าที่จะใช้ โดยควรมีค่าอยู่ระหว่าง 100 พิโกฟารัด ถึง 0.1 ไมโครฟารัด

2. คำนวณ R₂ จากสมการ

……………..(7)

เมื่อ B มีหน่วยเป็น เรเดียนต่อวินาที

3. คำนวณ R₁ จากสมการ

……………..(8)

4. เลือก Ra ให้มีค่าเหมาะสม ควรมีค่าประมาณ 1 กิโลโอห์ม

5. คำนวณ Rb จากสมการ

R_b = 2Q²Ra ………..….(9)

ตัวอย่างที่ 8 จงออกแบบวงจรนอตช์ฟิลเตอร์ดังในรูปที่ 5(ก) ที่มี f_r = 400 Hz และ Q=5 เมื่อกำหนดให้ C₁ = C₂ = C = 0.01 uF

วิธีทำ

w_r = 2pf_r = (6.28)(400) = 2.51 krad/s และจากสมการที่ (3)

จะได้

จากสมการที่ (7)

จากสมการที่ (8)

เลือก R_a = 1 kW และสมการที่ (9) จะได้ R_b = 2(25)1 kW = 50 kW

มีข้อน่าสังเกตบางอย่างสำหรับวงจรในรูปที่ 5(ก) ถ้าต่อกราวด์ที่ขาอินพุทบวกของออปแอมป์ เราจะสามารถเปลี่ยนวงจรให้เป็นวงจรกรองความถี่แบบผ่านเฉพาะช่วงเหมือนกับในรูปที่

1(ข) โดยมีข้อแตกต่างกันตรงที่ไม่มี R₃ เท่านั้น วงจรทั้งสองนี้มีค่าของอัตราขยายที่ความถี่เรโซแนนต์ wr เป็น 2Q² การปรับค่าของ wr และ B ก็ทำได้โดยง่าย เพียงการปรับค่าความต้านทาน R₁ และ R₂ เท่านั้น

ตัวเก็บประจุ(Capacitor)

หลักการเบื้องต้น

ตัวเก็บประจุ (Capacitor) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเก็บประจุ(Charge) และสามารถคายประจุ(Discharge) ได้ นิยมนำมาประกอบในวงจรทางด้านไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ตัวอย่างเช่นวงจรกรองกระแส ( Filter ) วงจรผ่านสัญญาณ ( By-pass ) วงจรสตาร์ทเตอร์ (Starter) วงจรถ่ายทอดสัญญาณ (Coupling) ฯลฯ เป็นต้น ตัวเก็บประจุแบ่งออกเป็น 3 ชนิดคือ แบบค่าคงที่ แบบเปลี่ยนแปลงค่าได้และแบบเลือกค่าได้ ตัวเก็บประจุเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าคอนเดนเซอร์หรือเรียกย่อ ๆ ว่าตัวซี (C) หน่วยของตัวเก็บประจุคือ ฟารัด (Farad)

ตัวเก็บประจุ (Capacitor) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเก็บประจุ(Charge) และสามารถคายประจุ(Discharge) ได้โดยนำสารตัวนำ 2 ชิ้นมาวางในลักษณะขนานใกล้ ๆ กัน แต่ไม่ได้ต่อถึงกัน ระหว่างตัวนำทั้งสองจะถูกกั้นด้วยฉนวนที่เรียกว่าไดอีเล็กตริก (Dielectric) ซึ่งไดอิเล็กตริกนี้อาจจะเป็นอากาศ ไมก้า พลาสติก เซรามิคหรือสารที่มีสภาพคล้ายฉนวนอื่น ๆ เป็นต้น โครงสร้างและสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุแสดงดังรูปที่ 1

(ก) รูปร่าง

(ข) โครงสร้าง

(ค) สัญลักษณ์

รูปที่ 1 แสดงรูปร่างโครงสร้างและสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุ

จากรูปที่ 1 ข แสดงลักษณะโครงสร้างของตัวเก็บประจุ โดยที่

หมายถึงจุดที่ต่อใช้งานกับวงจร

หมายถึงสารตัวนำที่เป็นแผ่นเพลท

หมายถึงฉนวน ในที่นี้คืออากาศ ความจุทางไฟฟ้าเกิดจากการป้อนแรงเคลื่อนให้กับขั้วทั้งสองของจุดที่ต่อใช้งานของสารตัวนำซึ่งจะทำให้เกิดความต่างศักย์ทางไฟฟ้า สนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนสารตัวนำที่เป็นแผ่นเพลท จะทำให้เกิดค่าความจุทางไฟฟ้าขึ้น ลักษณะนี้เรียกว่าการเก็บประจุ (Charge) เมื่อต้องการนำไปใช้งานเรียกว่าการคายประจุ (Discharge) ประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบริเวณแผ่นเพลทมีหน่วยเป็นคูลอมป์ (Coulomb) ส่วนค่าความจุทางไฟฟ้ามีหน่วยเป็นฟารัด (Farad) รายละเอียดดังกล่าวแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2 แสดงการเกิดความจุจากการป้อนแรงเคลื่อนไฟฟ้า

คลิกเพื่อดูการเก็บประจุของตัวเก็บประจุ

ปัจจัยที่มีผลต่อค่าการเก็บประจุ

พื้นที่หน้าตัดของสารตัวนำที่เป็นแผ่นเพลท เขียนแทนด้วยอักษร A ถ้าพื้นที่หน้าตัดมากแสดงว่าสามารถเก็บประจุได้มาก ถ้าพื้นที่หน้าตัดน้อยแสดงว่าเก็บประจุได้น้อย เพราะฉะนั้นจะเห็นได้ว่าในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปนั้นจะประกอบไปด้วยตัวเก็บประจุขนาดเล็กและขนาดใหญ่จำนวนมาก ตัวเก็บประจุที่มีขนาดใหญ่จะเก็บประจุได้มากเพราะมีพื้นที่หน้าตัดมากนั่นเอง

ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลททั้งสอง เขียนแทนด้วยอักษร d ถ้าอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้กัน ความจุจะมีค่ามาก ถ้าอยู่ในตำแหน่งที่ไกลกันความจุจะมีค่าน้อย

ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์

ค่าคงที่ของไดอิเล็กตริกเป็นค่าที่ใช้แสดงถึงความสามารถในการที่จะทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กขึ้นเมื่อนำวัสดุต่างชนิดกันมาทำเป็นฉนวนคั่นระหว่างแผ่นเพลท ค่าคงที่ของไดอิเล็กตริกแต่ละตัวจะแตกต่างกันออกไป ดังนั้นตัวเก็บประจุที่ใช้ไดอิเล็กตริกต่างกันถึงแม้จะมีขนาดเท่ากัน ค่าความจุและอัตราทนแรงดันอาจแตกต่างกันออกไป สุญญากาศเป็นไดอิเล็กทริกที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับวัสดุชนิดอื่น การจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้ามากเกินพิกัด อาจทำให้ไดอิเล็กตริกสูญสภาพจากฉนวนกลายเป็นตัวนำได้

ตารางที่ 1 ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุชนิดต่าง ๆ

วัสดุ	ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก	วัสดุ	ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก
สุญญากาศ	1	ไมก้า	5.5
อากาศ	1.0006	ไมล่า	3
เซรามิค	30-7500	น้ำมัน	4

จากปัจจัยทั้ง 3 ประการจึงสามารถหาค่าการเก็บประจุได้จากสมการ

C = ค่าการเก็บประจุมีหน่วยเป็นฟารัด(F)

= ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก

A = พื้นที่หน้าตัดของสารตัวนำที่เป็นแผ่นเพลท

d = ระยะห่างระหว่างแผ่นเพลททั้งสอง

ชนิดของตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุที่ผลิตออกมาในปัจจุบันมีมากมาย เราสามารถแบ่งชนิดของตัวเก็บประจุตามลักษณะทางโครงสร้างหรือตามสารที่นำมาใช้เป็นไดอิเล็กตริก การแบ่งโดยใช้สารไดอิเล็กตริกเป็นวิธีการที่ค่อนข้างละเอียดเพราะว่าค่าไดอีเล็กตริกจะเป็นตัวกำหนดค่าตัวเก็บประจุตัวนั้น ๆ ว่าจะนำไปใช้งานในลักษณะใด ทนแรงดันเท่าใด แต่ถ้าหากแบ่งตามระบบเก่าที่เคยแบ่งกันมาจะสามารถแบ่งตัวเก็บประจุได้เป็น 3 ชนิดด้วยกันคือ

1. ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่(Fixed Capacitor)

2. ตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้ (Variable Capacitor)

3. ตัวเก็บประจุแบบเลือกค่าได้ (Select Capacitor)

ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ (Fixed Capacitor)

คือตัวเก็บประจุที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าได้ โดยปกติจะมีรูปลักษณะเป็นวงกลม หรือเป็นทรงกระบอก ซึ่งมักแสดงค่าที่ตัวเก็บประจุ เช่น 5 พิโกฟารัด (pF) 10 ไมโครฟารัด (

F) แผ่นเพลทตัวนำมักใช้โลหะและมีไดอิเล็กตริกประเภท ไมก้า เซรามิค อิเล็กโตรไลติกคั่นกลาง เป็นต้น การเรียกชื่อตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่นี้จะเรียกชื่อตามไดอิเล็กตริกที่ใช้ เช่น ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลติก ชนิดเซรามิค ชนิดไมก้า เป็นต้น ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่มีใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไปมีดังนี้คือ

รูปที่ 3 แสดงตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่

ชนิดอิเล็กโตรไลต์ (Electrolyte Capacitor) เป็นที่นิยมใช้กันมากเพราะให้ค่าความจุสูง มีขั้วบวกลบ เวลาใช้งานต้องติดตั้งให้ถูกขั้ว โครงสร้างภายในคล้ายกับแบตเตอรี่ นิยมใช้กับงานความถี่ต่ำหรือใช้สำหรับไฟฟ้ากระแสตรง มีข้อเสียคือกระแสรั่วไหลและความผิดพลาดสูงมาก

รูปที่ 4 แสดงตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลต

ชนิดแทนทาลั่มอิเล็กโตรไลด์ (Tantalum Electrolyte Capacitor) ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการความผิดพลาดน้อยใช้กับไฟฟ้ากระแสตรงได้อย่างมีประสิทธิภาพ มักจะใช้ตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลั่มอิเล็กโตรไลต์แทนชนิดอิเล็กโตรไลต์ธรรมดา เพราะให้ค่าความจุสูงเช่นกัน โครงสร้างภายในประกอบด้วยแผ่นตัวนำทำมาจากแทนทาลั่มและแทนทาลั่มเปอร์ออกไซค์อีกแผ่น นอกจากนี้ยังมีแมงกานิสไดออกไซค์ เงิน และเคลือบด้วยเรซิน ดังรูปที่ 5

รูปที่ 5 แสดงตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลั่มอิเล็กโตรไลด์

ชนิดไบโพล่าร์ (Bipolar Capacitor) นิยมใช้กันมากในวงจรภาคจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงเครื่องขยายเสียง เป็นตัวเก็บประจุจำพวกเดียวกับชนิดอิเล็กโตรไลต์ แต่ไม่มีขั้วบวกลบ บางครั้งเรียกสั้น ๆ ว่า ไบแคป

รูปที่ 6 แสดงตัวเก็บประจุชนิดไบโพล่าร์

ชนิดเซรามิค (Ceramic Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่มีค่าไม่เกิน 1 ไมโครฟารัด (

F) นิยมใช้กันทั่วไปเพราะมีราคาถูก เหมาะสำหรับวงจรประเภทคัปปลิ้งความถี่วิทยุ ข้อเสียของตัวเก็บประจุชนิดเซรามิคคือมีการสูญเสียมาก

รูปที่ 7 แสดงตัวเก็บประจุชนิดเซรามิค

ชนิดไมล่าร์ (Mylar Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่มีค่ามากกว่า 1 ไมโครฟารัด (

F) เพราะฉะนั้นในงานบางอย่างจะใช้ไมล่าร์แทนเซรามิค เนื่องจากมีเปอร์เซ็นต์ความผิดพลาดและการรั่วไหลของกระแสน้อยกว่าชนิดเซรามิค เหมาะสำหรับวงจรกรองความถี่สูง วงจรภาคไอเอฟของวิทยุ, โทรทัศน์ ตัวเก็บประจุชนิดไมล่าร์จะมีตัวถังที่ใหญ่กว่าเซรามิคในอัตราทนแรงดันที่เท่ากัน

รูปที่ 8 แสดงตัวเก็บประจุชนิดไมล่าร์

ชนิดฟีดทรู (Feed-through Capacitor) ลักษณะโครงสร้างเป็นตัวถังทรงกลมมีขาใช้งานหนึ่งหรือสองขา ใช้ในการกรองความถี่รบกวนที่เกิดจากเครื่องยนต์มักใช้ในวิทยุรถยนต์

รูปที่ 9 แสดงตัวเก็บประจุชนิดฟีดทรู

ชนิดโพลีสไตรีน (Polystyrene Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่มีค่าน้อยระดับนาโนฟารัด (nF) มีข้อดีคือให้ค่าการสูญเสียและกระแสรั่วไหลน้อยมาก นิยมใช้ในงานคัปปลิ้งความถี่วิทยุและวงจรจูนที่ต้องการความละเอียดสูง จัดเป็นตัวเก็บประจุระดับเกรด A

รูปที่ 9 แสดงตัวเก็บประจุชนิดโพลีสไตรีน

ชนิดซิลเวอร์ไมก้า (Silver Mica Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่มีค่า 10 พิโกฟารัด (pF) ถึง 10 นาโนฟารัด (nF) เปอร์เซ็นต์ความผิดพลาดน้อย นิยมใช้กับวงจรความถี่สูง จัดเป็นตัวเก็บประจุระดับเกรด A อีกชนิดหนึ่ง

รูปที่ 10 แสดงตัวเก็บประจุชนิดซิลเวอร์ไมก้า

ตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้ (Variable Capacitor)

ค่าการเก็บประจุจะเปลี่ยนแปลงไปตามการเคลื่อนที่ของแกนหมุน โครงสร้างภายในประกอบด้วย แผ่นโลหะ 2 แผ่นหรือมากกว่าวางใกล้กัน แผ่นหนึ่งจะอยู่กับที่ส่วนอีกแผ่นหนึ่งจะเคลื่อนที่ได้ ไดอิเล็กตริกที่ใช้มีหลายชนิดด้วยกันคือ อากาศ ไมก้า เซรามิค และพลาสติก เป็นต้น

รูปที่ 11 แสดงโครงสร้างและสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้

ตัวเก็บประจุแบบปรับค่าได้อีกชนิดหนึ่งที่เป็นที่รู้จักกันดีคือทริมเมอร์และแพดเดอร์ (Trimmer and Padder) โครงสร้างภายในประกอบด้วยแผ่นโลหะ 2 แผ่นวางขนานกัน ในกรณีที่ต้องการปรับค่าความจุ ให้ใช้ไขควงหมุนสลักตรงกลางค่าที่ปรับจะมีค่าอยู่ระหว่าง 1 พิโกฟารัด (pF) ถึง 20 พิโกฟารัด (pF) การเรียกชื่อตัวเก็บประจุแบบนี้ว่าทริมเมอร์หรือแพดเดอร์นั้นขึ้นอยู่กับว่าจะนำไปต่อในลักษณะใด ถ้านำไปต่อขนานกับตัวเก็บประจุตัวอื่นจะเรียกว่า ทริมเมอร์ แต่ถ้านำไปต่ออนุกรมจะเรียกว่า แพดเดอร์

ตัวเก็บประจุแบบเลือกค่าได้ (Select Capacitor)

คือตัวเก็บประจุในตัวถังเดียว แต่มีค่าให้เลือกใช้งานมากกว่าหนึ่งค่าดังแสดงในรูปที่ 12

รูปที่ 12 แสดงโครงสร้างและสัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุแบบเลือกค่าได้

หน่วยความจุ

ค่าความจุของตัวเก็บประจุหมายถึงความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้ามีหน่วยเป็นฟารัด (Farad) เขียนแทนด้วยอักษรภาษาอังกฤษตัวเอฟ(F) ตัวเก็บประจุที่มีความสามารถในการเก็บประจุได้ 1 ฟารัดหมายถึงเมื่อป้อนแรงเคลื่อนจำนวน 1 โวลท์ จ่ายกระแส 1 แอมแปร์ ในเวลา 1 นาที ให้กับแผ่นเพลททั้งสอง สามารถเก็บประจุไฟฟ้าได้ 1 คูลอมบ์ ในงานไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์จะไม่ค่อยนิยมใช้ตัวเก็บประจุที่มีค่ามากเป็นฟารัด เพราะฉะนั้นค่าของตัวเก็บประจุที่พบในวงจรต่าง ๆ จึงมีค่าเพียงไมโคร นาโน และพิโกฟารัด ค่าต่าง ๆ สามารถแสดงค่าได้ดังนี้

1 ฟารัด (F) เท่ากับ 1,000,000 ไมโครฟารัด (

1 ไมโครฟารัด (

F) เท่ากับ 1,000 นาโนฟารัด (nF)

1 นาโนฟารัด (nF) เท่ากับ 1,000 พิโกฟารัด (pF)

จากความสัมพันธ์ของค่าการเก็บประจุ ประจุไฟฟ้าและแรงดัน สามารถเขียนเป็นสูตรความสัมพันธ์ได้ดังนี้คือ

C = ค่าการเก็บประจุมีหน่วยเป็นฟารัด (F)

Q = ประจุไฟฟ้ามีหน่วยเป็นคูลอมบ์(C)

V = แรงดันไฟฟ้ามีหน่วยเป็นโวลท์(V)

ค่าความจุจะพิมพ์ติดไว้บริเวณตัวเก็บประจุ ตัวอย่างเช่น 150

F 100V, 10

F 50V ตัวเก็บประจุบางตัวแสดงค่าเป็นรหัสตัวเลข เช่น 103 วิธีการอ่านค่าจะใช้วิธีเดียวกับการอ่านค่าแถบสีตัวต้านทาน สีที่ 1 และ 2 จะเป็นตัวตั้ง ส่วนสีที่ 3 หมายถึงตัวคูณ แล้วอ่านค่าเป็นหน่วยพิโกฟารัด จากในรูปที่ 13 เขียนตัวเลข 103 บนตัวเก็บประจุจะอ่านค่าได้ 10 และเติม 0 ไปอีก 3 ตัว ทำให้ได้ค่า 10,000 pF หรือมีค่าเท่ากับ 0.01

รูปที่ 13 แสดงค่าความจุและรหัสตัวเลขที่พิมพ์ติดไว้บริเวณตัวเก็บประจุ

การอ่านค่าความจุ

การอ่านค่าความจุสามารถกระทำได้ตามวิธีที่อธิบายดังกล่าว แต่ในปัจจุบันตัวเก็บประจุได้ผลิตออกมามากมาย วิธีการอ่านก็มีหลากหลายวิธีมาก ดังนั้นผู้เขียนจะแสดงรูปและอธิบายวิธีการอ่านแต่ละตัวพอสังเขป เพื่อเป็นแนวทางในการศึกษาต่อไป นอกจากนี้ตัวเก็บประจุได้แสดงค่าผิดพลาดและอัตราทนแรงดันไว้บนตัวเป็นอักษรภาษาอังกฤษเอาไว้แต่ละตัวมีความหมายดังนี้คือ

ตารางที่ 2 แสดงอักษรที่บอกค่าผิดพลาดและอัตราทนแรงดันบนตัวเก็บประจุ

อักษรตัวที่ 1	ค่าความผิดพลาด (%)	อักษรตัวที่ 2	อัตราทนแรงดัน (VDC)
D	5	A	50
F	1	B	125
G	2	C	160
H	2.5	D	250
J	5	E	350
K	10	G	700
M	20	H	1,000

ตัวเก็บประจุนี้มีความจุ 100

F
ค่าผิดพลาด 5 เปอร์เซ็นต์
อัตราทนแรงไฟ 40 V
ผลิตที่ประเทศเยอรมัน
MF หมายถึง ไมโครฟารัด
D ค่าผิดพลาด 5 เปอร์เซ็นต์
W-GERMANY ประเทศผู้ผลิต

ตัวเก็บประจุนี้มีความจุ 0.01

F
B อัตราทนแรงดัน 125 V
103 มีความหมายดังนี้คือ
1 หมายถึงตัวตั้งตัวที่ 1
0 หมายถึงตัวตั้งตัวที่ 2
3 หมายถึงเติม 0 ไป 3 ตัว
อ่านค่าได้ 10,000 pF หรือ 0.01

F
K ค่าผิดพลาด 10 เปอร์เซ็นต์

ตัวเก็บประจุนี้มีความจุ 0.05

F
ค่าผิดพลาด 10 เปอร์เซ็นต์
503 มีความหมายดังนี้คือ
5 หมายถึงตัวตั้งตัวที่ 1
0 หมายถึงตัวตั้งตัวที่ 2
3 หมายถึงเติม 0 ไป 3 ตัว
อ่านค่าได้ 50,000 pF หรือ 0.05

F
A อัตราทนแรงดัน 50 V

ตัวเก็บประจุนี้มีความจุ 150

F
อัตราทนแรงไฟ 100 V

F หมายถึง ไมโครฟารัด

ตัวเก็บประจุนี้มีความจุ 0.1

F
ค่าผิดพลาด 0.1 เปอร์เซ็นต์

F หมายถึง ไมโครฟารัด
63 หมายถึงอัตราทนแรงไฟ 63 V
B ค่าผิดพลาด 0.1 เปอร์เซ็นต์

ตัวเก็บประจุนี้มีความจุ 0.02

F
ค่าผิดพลาด 10 เปอร์เซ็นต์
อัตราทนแรงไฟ 60 V
กรณีที่มีจุดทศนิยมนำหน้าให้อ่าน
หน่วยออกมาเป็นไมโครฟารัด
K ค่าผิดพลาด 10 เปอร์เซ็นต์

หน่วยความจุที่ใช้ในปัจจุบันส่วนใหญ่จะเป็นหน่วยพิโกฟารัดและไมโครฟารัด เมื่ออ่านค่าเป็นพิโกฟารัด และต้องการแปลงเป็นหน่วยไมโครฟารัด สามารถทำหารเทียบกับหน่วยจาก 1,000,000 พิโกฟารัด เท่ากับ 1 ไมโครฟารัด แล้วเทียบค่าออกมา ดังนี้

ตัวอย่าง 1 อ่านค่าตัวเก็บประจุได้ 50,000 พิโกฟารัด แปลงเป็นหน่วยไมโครฟารัดได้เท่าใด

1,000,000 พิโกฟารัดมีค่า = 1 ไมโครฟารัด

50,000 พิโกฟารัดมีค่า = (50,000x1)/1,000,000
เพราะฉะนั้นตัวเก็บประจุมีค่า = 0.05

ตัวอย่าง 2 อ่านค่าตัวเก็บประจุได้ 470,000 พิโกฟารัด แปลงเป็นหน่วยไมโครฟารัดได้เท่าใด

1,000,000 พิโกฟารัดมีค่า = 1 ไมโครฟารัด

470,000 พิโกฟารัดมีค่า = (470,000x1)/1,000,000
เพราะฉะนั้นตัวเก็บประจุมีค่า = 0.47

ในกรณีที่ตัวเก็บประจุแสดงค่าเป็นแถบสีนิยมใช้กับตัวเก็บประจุชนิดแทนทาลั่มซึ่งจะมีแบบ 3 แถบสี และ 5 แถบสี วิธีการก็จะคล้าย ๆ กับการอ่านค่าแถบสีของตัวต้านทาน โดยจะแสดงรูปและอธิบายวิธีการอ่านแต่ละตัวพอสังเขป เพื่อเป็นแนวทางในการศึกษาต่อไปดังนี้

แถบที่ 1 สีแดงมีค่าเท่ากับ 2
แถบที่ 2 สีเขียวมีค่าเท่ากับ 5
แถบที่ 3 สีส้มมีค่าเท่ากับ 3
สีที่ 1 และสีที่ 2 เป็นตัวตั้ง
สีที่ 3 เป็นตัวคูณ หรือตัวเติมศูนย์
อ่านค่าได้ 25,000 พิโกฟารัด

แถบที่ 1 สีแดงมีค่าเท่ากับ 2
แถบที่ 2 สีเขียวมีค่าเท่ากับ 5
แถบที่ 3 สีเหลืองมีค่าเท่ากับ 4
แถบที่ 4 สีส้มมีค่าเท่ากับ 3
สีที่ 1 สีที่ 2 และสีที่ 3 เป็นตัวตั้ง
สีที่ 4 เป็นตัวคูณ หรือตัวเติมศูนย์
สีที่ 5 แสดงเปอร์เซ็นต์ค่าผิดพลาด
อ่านค่าได้ 254,000 พิโกฟารัด 2 %

การตรวจวัดตัวเก็บประจุด้วยโอห์มมิเตอร์

การตรวจวัดตัวเก็บประจุด้วยโอห์มมิเตอร์ ไม่จำเป็นต้องปรับแต่งโอห์มมิเตอร์ให้ชี้ 0

ตลอดทุกย่าน เพราะการเช็คตัวเก็บประจุด้วยโอห์มมิเตอร์เป็นเพียงการเช็คการลีก ( รั่ว) และการชอร์ตของตัวเก็บประจุ จึงไม่จำเป็นต้องอ่านความต้านทาน แต่จะดูสภาวะการขึ้นและลงของเข็มมิเตอร์ การใช้โอห์มมิเตอร์ตรวจวัดตัวเก็บประจุจะใช้ได้สำหรับตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุสูงๆ และถ้าเป็นค่าความจุต่ำ ก็ไม่ควรจะต่ำกว่า 0.001 m F หรือโดยทั่วไปไม่ควรต่ำกว่า 0.1

F แต่ถ้าต้องการตรวจวัดตัวเก็บประจุ ที่มีความจุต่ำกว่า 0.001

F การตรวจวัดทำได้โดยใช้ AC โวลต์มิเตอร์ ร่วมกับแหล่งจ่ายไฟ AC เพื่อตรวจวัดการลีก ( รั่ว) ของตัวเก็บประจุ

รูปที่ 14 การวัดตัวเก็บประจุชนิดไม่มีขั้วบวกลบด้วยโอห์มมิเตอร์

คลิกดูวีดิโอ การตรวจสอบตัวเก็บประจุ

การตรวจวัดตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วบวกลบด้วยโอห์มมิเตอร์

ตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วบวกลบ จะเป็นตัวเก็บประจุขนาดเล็กซึ่งมีค่าความจุไม่ถึง 1

F ยกเว้นตัวเก็บประจุที่ทำขึ้นมาพิเศษเพื่อใช้งานเฉพาะอย่างเช่น ตัวเก็บประจุที่ใช้ในพัดลม ตัวเก็บประจุที่ใช้แยกเสียงลำโพง (CROSSOVER NETWORK) ตัวเก็บประจุพวกนี้จะมีค่าความจุสูงมากกว่า 1

F แต่จะไม่มีขั้ว

ถ้าเป็นตัวเก็บประจุค่าต่ำ ๆ ที่จะใช้โอห์มมิเตอร์วัด มักจะวัดการลีก ( รั่ว) หรือชอร์ต ทำได้โดยตั้งย่านโอห์มมิเตอร์สูงสุด Rx10k นำสายวัดของโอห์มมิเตอร์ไปวัดคร่อมตัวเก็บประจุ ถ้าตัวเก็บประจุตัวนั้นดี ขณะนำปลายเข็มวัดแตะกับตัวเก็บประจุครั้งแรก เข็มของโอห์มมิเตอร์ จะกระดิกขึ้นไปทางด้านขวามือเล็กน้อย และเคลื่อนกลับไปอยู่ในตำแหน่งเดิม

เพื่อความแน่นอนในการตรวจวัด การตรวจวัดตัวเก็บประจุควรจะวัดอย่างน้อยสองครั้ง การตรวจวัดครั้งที่สองโดยการสลับสายวัดกับครั้งแรก จะได้ผลการวัดเหมือนครั้งแรก คือเข็มกระดิกขึ้นเล็กน้อยและเคลื่อนกลับไปอยู่ที่เดิมการตรวจวัดครั้งนี้ถือว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ดี

ในการใช้โอห์มมิเตอร์วัดทั้งสองครั้งที่ผ่านมา หากมีครั้งใดครั้งหนึ่งเข็มมิเตอร์ขึ้นแล้วค้าง ไม่เคลื่อนกลับไปอยู่ที่เดิม หรือเคลื่อนกลับแต่ไม่สุดที่เดิมแสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ลีก ( รั่ว)

ในการใช้โอห์มมิเตอร์ตรวจวัดทั้งสองครั้ง เข็มมิเตอร์เคลื่อนไปทางขวามือสุด ( ด้าน 0

) และค้างอยู่เช่นนั้นสองครั้ง แสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ชอร์ต

ตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุเกินกว่า 0.001

F ในการวัดด้วยโอห์มมิเตอร์ย่าน Rx10k วัดแล้วเข็มมิเตอร์จะกระดิกขึ้นแล้วตก ความจุของตัวเก็บประจุยิ่งมากขึ้น เข็มมิเตอร์ยิ่งกระดิกสูงขึ้น ( เคลื่อนมาทางขวามือมากขึ้น) และเคลื่อนกลับไปอยู่ที่เดิม ถ้าหากวัดแล้วเข็มมิเตอร์ไม่กระดิกเลย ไม่ว่าสลับสายอย่างไรก็ตาม แสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ขาด

ตารางที่ 3 การวัดการกระดิกของเข็มมิเตอร์ในย่าน Rx10k และต้องปรับให้โอห์มมิเตอร์ขณะชอร์ตปลายสายวัด เข็มมิเตอร์ชี้ 0

พอดี

ค่าความจุของ C ( F)	ค่าโอห์มที่เข็มกระดิก อ่านจากสเกลโอห์ม
0.01	2k
0.018	1k
0.03	700
0.033	600
0.047	400
0.05	400
0.068	250
0.1	180
0.2	90
0.22	80
0.3	55
0.33	55
0.47	35
0.68	25

หมายเหตุ

1. การวัดการกระดิกของเข็มมิเตอร์ในย่าน Rx10k ก่อนการวัดจะต้องปรับแต่งโอห์มมิเตอร์ให้พร้อมใช้งาน คือเมื่อชอร์ตปลายเข็มวัดของโอห์มมิเตอร์เข้าด้วยกันเข็มมิเตอร์จะชี้ 0

พอดี

2. ค่าโอห์มที่อ่านออกมาได้ จากการกระดิกขึ้นสูงสุดของเข็มมิเตอร์ไม่ต้องนำค่า x10k มาคูณ ให้อ่านจากสเกลโอห์มที่หน้าปัดของมิเตอร์ได้เลย ค่าที่เขียนในตารางที่ 3 เป็นค่าโดยประมาณ และเป็นค่าที่วัดได้จากตัวเก็บประจุค่าปกติ

3. ข้อควรระวัง ในย่าน Rx10k ของโอห์มมิเตอร์ หากจับปลายเข็มวัดทั้งสองของโอห์มมิเตอร์ ด้วยมือทั้งสองด้าน เข็มมิเตอร์จะขึ้นค้างคงที่ค่าหนึ่งตลอดเวลา อาจทำให้เข้าใจผิด ในการตรวจวัดตัวเก็บประจุ ดังนั้นหากจำเป็นต้องจับปลายเข็มวัดกับตัวเก็บประจุเพื่อทำการวัด ควรจับปลายเข็มวัดกับตัวเก็บประจุเพียงด้านเดียว อีกด้านหึ่งให้จับฉนวนของเข็มวัดและนำไปวัดขาเก็บประจุขาที่เหลือ

4. หากการกระดิกของเข็มมิเตอร์ขึ้นน้อยกว่าปกติ ค่าการกระดิกของเข็มมิเตอร์ในสภาวะปกติจะเป็นเท่าไร ขึ้นอยู่กับขนาดความจุของตัวเก็บประจุจะวัดได้โดยประมาณตามตารางที่ 3 การกระดิกขึ้นน้อยกว่าปกตินี้แสดงว่าเก็บประจุมีค่าความจุลดลง

การตรวจวัดตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วบวกลบด้วย AC โวลต์มิเตอร์

ตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุต่ำกว่า 0.01

F การตรวจวัดด้วยโอห์มมิเตอร์จะสังเกตได้ลำบากมาก เพราะเข็มมิเตอร์จะกระดิกน้อยมากจนดูไม่ทัน ดังนั้นวิธีการที่สะดวกในการทดสอบตัวเก็บประจุค่าปกติ จะต้องใช้ AC โวลต์มิเตอร์กับแหล่งจ่ายไฟ AC 220 V มาร่วมในการตรวจเช็คตัวเก็บประจุ เพื่อต้องการทราบว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ดีหรือลีก ( รั่ว) ซึ่งก่อนใช้วิธีตรวจวัดวิธีนี้ ควรใช้โอห์มมิเตอร์ตั้งย่าน Rx10k วัดตัวเก็บประจุที่จะวัดก่อนว่าไม่ชอร์ตแล้วจึงใช้วิธีนี้ตรวจวัดตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุแต่ละค่าที่มีค่าความจุต่างกัน จะย่อมให้แรงดันไฟ AC ผ่านได้มากน้อยแตกต่างกัน สามารถวัดได้โดยประมาณตามตารางที่ 4

การตรวจวัดตัวเก็บประจุแบบมีขั้วบวกลบ

ตัวเก็บประจุแบบมีขั้วบวกลบ คือตัวเก็บประจุที่มีขั้วกำกับไว้แน่นอนว่าด้านใด เป็นบวกและด้านใดเป็นลบ ค่าความจุของตัวเก็บประจุชนิดนี้ จะมีค่าตั้งแต่ 1

F ขึ้นไปจนถึงเป็นหมื่นไมโครฟารัด ตัวเก็บประจุชนิดนี้มักเป็นแบบอิเล็กทรอไลติก (ELECTROLYTIC) และแบบแทนทาลัม (TANTALUM)

รูปที่ 15 การตรวจวัดความจุของตัวเก็บประจุด้วย AC โวลต์มิเตอร์

ตารางที่ 4 ค่าแรงดันไฟ AC ที่ตัวเก็บประจุยอมให้ผ่าน

ค่าความจุของ C (pF)	ค่าแรงดันไฟ AC ที่อ่านได้
68	10V
100	15V
200	30V
300	45V
500	70V
1000(0.001F)	120V
2000(0.002 F)	175V
3000(0.003 F)	205V

การตรวจวัดตัวเก็บประจุชนิดนี้ สามารถใช้โอห์มมิเตอร์ทำการตรวจสอบสภาพการเก็บประจุ การลีก ( รั่ว) การชอร์ต การเสื่อม และการขาดของตัวเก็บประจุได้ ส่วนย่านของโอห์มมิเตอร์ที่จะตั้งวัดจะเป็นย่านใด ขึ้นอยู่กับค่าความจุของตัวเก็บประจุที่จะวัด ถ้าค่าความจุต่ำ ให้ใช้ย่านวัดของโอห์มมิเตอร์สูง ถ้าค่าความจุสูง ให้ใช้ย่านวัดของโอห์มมิเตอร์ต่ำลงมา ค่าความจุยิ่งสูงย่านของโอห์มมิเตอร์ที่จะใช้ก็ยิ่งต่ำลงพอประมาณได้ดังนี้

1. ตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุตั้งแต่ 1

F ถึง 33

F ใช้ย่านวัดของโอห์มมิเตอร์ย่าน Rx1k

2. ตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุตั้งแต่ 33

F ถึง 1,000

F ใช้ย่านวัดของโอห์มมิเตอร์ย่าน Rx10

3. ตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุตั้งแต่ 1,000

F ถึง 22,000

F หรือมากกว่าใช้ย่านวัดของโอห์มมิเตอร์ย่าน Rx1

การตรวจวัดตัวเก็บประจุแบบมีขั้วบวกลบจะมีหลักการตรวจวัดเหมือนกับตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้ว คือเมื่อนำสายวัดของโอห์มมิเตอร์มาต่อคร่อมขนานกับตัวเก็บประจุ เข็มมิเตอร์ของโอห์มมิเตอร์จะกระดิกขึ้นไปทางขวามือ และค่อย ๆ ตกลงมาทางซ้ายมือจนสุดสเกล ในการวัดตัวเก็บประจุแบบนี้ ก็เช่นเดียวกับตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วบวกลบคือต้องวัดสองครั้ง โดยการสลับสายวัดของโอห์มมิเตอร์อีกครั้งหนึ่งและทำการตรวจวัดเหมือนเดิม เข็มมิเตอร์ของโอห์มมิเตอร์จะขึ้นแล้วตกเหมือนเดิมแสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ดี

รูปที่ 16 การตรวจวัดตัวเก็บประจุแบบมีขั้วบวกลบด้วยโอห์มมิเตอร์

ตัวเก็บประจุแบบมีขั้วบางตัว การวัดด้วยโอห์มมิเตอร์ดังกล่าวอาจจะวัดครั้งหนึ่งเข็มมิเตอร์ขึ้นแล้วตกลงสุดสเกล และถ้าวัดอีกครั้งหนึ่งโดยการสลับสายวัดของโอห์มมิเตอร์ เข็มมิเตอร์อาจจะขึ้นค้างไม่ตกหรือตกไม่สุด ซึ่งจะกล่าวได้ว่าการวัดทั้งสองครั้ง เข็มมิเตอร์
ขึ้นแล้วตกครั้งหนึ่ง ขึ้นแล้วค้างครั้งหนึ่ง การวัดตัวเก็บประจุในลักษณะนี้ก็ถือได้ว่าตัวเก็บประจุนี้ดีเช่นเดียวกัน การเกิดลักษณะดังกล่าวเกิดขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติของตัวเก็บประจุแบบมีขั้วนั่นเอง เมื่อตรวจวัดโอห์มมิเตอร์เข้ากับตัวเก็บประจุแบบมีขั้ว แบตเตอรี่ของโอห์มมิเตอร์ที่จ่ายออกมาถ้าขั้วของแบตเตอรี่ตรงกับขั้วของตัวเก็บประจุจะทำให้คุณสมบัติของตัวเก็บประจุตัวนั้นเป็นตัวเก็บประจุโดยสมบูรณ์ การตรวจวัดเข็มมิเตอร์จะขึ้นแล้วตก แต่ถ้าขั้วของแบตเตอรี่มีขั้วตรงกันข้ามกับขัวของตัวเก็บประจุ จะทำให้คุณสมบัติของตัวเก็บประจุตัวนั้นเป็นตัวเก็บประจุที่ไม่สมบูรณ์ การตรวจวัดจึงทำให้ขึ้นแล้วค้าง หรือตกไม่สุด การวัดตัวเก็บประจุแบบมีขั้วจะสรุปผลได้ดังนี้

1. ในการใช้โอห์มมิเตอร์ตรวจวัดตัวเก็บประจุทั้งสองครั้งดังกล่าวถ้าเข็มมิเตอร์กระดิกขึ้นแล้วค้างไม่ตก หรือเข็มมิเตอร์จะค่อย ๆ เคลื่อนไปทางขวามือมากขึ้นเรื่อยๆ หรือขึ้นแล้วตกไม่สุดทั้งสองครั้ง แสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ลีก ( รั่ว)

2. ในการใช้โอห์มมิเตอร์ตรวจวัดตัวเก็บประจุทั้งสองครั้งดังกล่าวถ้าเข็มมิเตอร์ตีไปสุดสเกลด้านขวามือ ( ด้าน 0

) ทั้งสองครั้ง แสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ชอร์ต

3. ในการใช้โอห์มมิเตอร์ตรวจวัดตัวเก็บประจุทั้งสองครั้งดังกล่าวถ้าเข็มมิเตอร์ไม่ขึ้นเลยทั้งสองครั้งแสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนี้ขาด

4. ตัวเก็บประจุแต่ละค่า เมื่อวัดด้วยโอห์มมิเตอร์เข็มมิเตอร์ของโอห์มมิเตอร์จะกระดิกขึ้นไม่เท่ากัน ตัวเก็บประจุมีค่าความจุมาก เข็มมิเตอร์จะกระดิกขึ้นมาก ตัวเก็บประจุมีค่าความจุน้อย เข็มมิเตอร์จะกระดิกขึ้นน้อย ซึ่งค่าการกระดิกของเข็มมิเตอร์จะมีระดับปกติเท่าไร จะวัดได้โดยประมาณตามตารางที่ 5 ถ้าการกระดิกของเข็มมิเตอร์ที่วัดได้น้อยกว่าปกติ แสดงว่าตัวเก็บประจุตัวนี้มีค่าความจุลดลง

ตารางที่ 5 การวัดการกระดิกของโอห์มมิเตอร์ ในการวัดค่าความจุของตัวเก็บประจุ และต้องให้โอห์มมิเตอร์ขณะชอร์ตปลายสายวัดเข็มมิเตอร์ต้องชี้ 0

พอดีทุกย่าน

ย่านโอห์มที่ตั้ง	ค่าความจุของ C ( F)	ค่าโอห์มที่เข็มกระดิกอ่านจากสเกลโอห์ม
Rx1k	1 2.2 3.3 4.7 6.8 10 22 33	180 60 40 30 20 10 5 2
Rx10	47 100 220 330 470 1,000	400 160 40 30 25 15
Rx1	2,200 4,700 10,000 15,000 22,000	80 30 10 5 2

หมายเหตุ

1. การตั้งย่านวัดค่าโอห์มแต่ละย่าน ก่อนการวัดจะต้องปรับแต่งโอห์มมิเตอร์ให้พร้อมใช้งาน คือเมื่อชอร์ตปลายเข็มวัดของโอห์มมิเตอร์เข้าด้วยกัน เข็มมิเตอร์ต้องชี้ที่ 0

พอดี และต้องปรับแต่งทุกครั้งเมื่อเปลี่ยนย่านวัด

2. ค่าโอห์มที่อ่านออกมาได้จากการกระดิกขึ้นสูงสุดของเข็มมิเตอร์ ไม่ต้องนำค่าตัวคูณที่ตั้งย่านแต่ละย่านคูณ ให้อ่านจากสเกลโอห์มที่หน้าปัดของมิเตอร์ได้เลย ค่าที่เขียนในตารางที่ 5 เป็นค่าโดยประมาณ และเป็นค่าที่วัดได้จากตัวเก็บประจุค่าปกติ

ข้อควรระวัง

1. การใช้โอห์มมิเตอร์วัดตัวเก็บประจุ จะต้องทำการวัดนอกวงจรโดยปลดขาตัวเก็บประจุขาใดขาหนึ่งออกจากวงจร และถ้าเป็นตัวเก็บประจุที่มีค่าความจุสูง ก่อนการวัดด้วยโอห์มมิเตอร์ ต้องทำการชอร์ตขาของตัวเก็บประจุทั้งสองเข้าด้วยกันก่อน เพื่อทำการคายประจุแรงดันในตัวเก็บประจุเสียก่อน แล้วจึงทำการตรวจวัดด้วยโอห์มมิเตอร์เพื่อป้องกันโอห์มมิเตอร์ชำรุด และป้องกันการถูกไฟดูดจากค่าแรงดันในตัวเก็บประจุ

2. การตั้งย่านวัดของโอห์มมิเตอร์ ตั้งแต่ย่าน Rx1k ขึ้นไป ในการตรวจวัดตัวเก็บประจุห้ามใช้มือของผู้วัด จับปลายเข็มวัดทั้งสองของโอห์มมิเตอร์ด้วยมือทั้งสองข้าง เพราะเข็มมิเตอร์จะกระดิกขึ้น เนื่องจากมีกระแสจากโอห์มมิเตอร์ไหลผ่านตัวผู้วัด ทำให้การวัดค่าผิดพลาด แต่ถ้าจับปลายเข็มวัดด้านเดียวหรือสายเดียวไม่เป็นไร

3. อาการเสียของตัวเก็บประจุที่พบบ่อย ได้แก่ ตัวเก็บประจุลีก ( รั่ว) ชอร์ต และค่าความจุลด ค่าความจุมากกว่า 1

F ขึ้นไป อาการเสียจากตัวเก็บประจุลีก ( รั่ว) ชอร์ต และลดค่าลงจะพบได้บ่อยมาก ส่วนค่าความจุที่น้อยกว่า 1

F ลงมา อาการเสียจากค่าดังกล่าวจะเกิดน้อยและไม่บ่อย

4. การเปลี่ยนตัวเก็บประจุ ควรจะเปลี่ยนตัวเก็บประจุให้มีทั้งค่าความจุและค่าทนแรงดันเท่าเดิม ( ค่าทนแรงดันจะมากกว่าค่าเดิมได้ แต่น้อยกว่าค่าเดิมไม่ได้) ค่าความจุไม่ควรใช้มากหรือน้อยกว่าเดิมเพราะอาจจะทำให้วงจรนั้น ๆ ทำงานผิดพลาด จนอาจทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เครื่องนั้นชำรุดเสียหายได้หรือใช้งานไม่ได้