เครื่องมือวัดไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

  เรื่อง วงจรบริดจ์กระแสสลับ

หัวข้อเรื่อง
          - 
Similar Angle Bridge
          - 

 

      บริดจ์ไฟฟ้ากระแสสลับ
       (AC Bridge)
            AC Bridge เป็นเครื่องวัดที่ใช้หลักการพื้นฐาน Wheatstone Bridge เพื่อหาความ้ตานทาน, อินดักแตนซ์และคาปาซิแตนซ์ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
            แขนของวงจร Wheatstone Bridge ประกอบด้วยตัวต้านทาน แต่สำหรับวงจร AC Bridge ประกอบด้วยอิมพีแดนซ์ 4 ตัว นอกจากนี้ยังมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ (ac source) และเครื่องตรวงจับความเปลี่ยนแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ ( ac detector) ดังรูป 4-17

             ขณะที่เครื่องวัดความเปลี่ยนแปลงไฟฟ้ากระแสสลับอ่านค่าเท่ากับศูนย์ ทำให้ทราบว่าวงจรบริดจ์นั้นสมดุล หรือไม่มีความแตกต่างของระดับแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่ขั้วของเครื่องตรวงจับความเปลี่ยนแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ ดังนั้นเราอาจเขียนวงจรบริดจ์ใหม่ได้ดังรูป 4-18 สำหรับเส้นประในรูปแสดงให้เห็นว่าไม่มีความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่จุด b และ c จึงไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านระหว่างจุด b และ c

 

 

เมื่อ AC Bridge (ในรูป 4-18) อยู่ในสถาพสมดุลจะได้สมการแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม Z1 และ Z3 ดังนี้

                                                ..........(4-27)            

แรงดันไฟฟ้าจากจุด d ไปยัง b เท่ากับแรงดันไฟฟ้าจากจุด d ไปยัง c ดังนั้น

                                                ..........(4-28)           

หารสมการ 4-27 ด้วยสมการ 4-28 จะได้

                                                   ..........(4-29)             

หรือ

                                                ..........(4-30)             

             สมการ4-29 และสมการ 4-30 เป็นสมการบริดจ์ทั่วไป และใช้กับวงจรบริดจ์สมดุล ไม่ว่าแขนของวงจรนั้นประกอบด้วยความต้านทานอย่างเดียวหรือประกอยด้วนความจ้านทาน, คาปาซิแตนซ์และอินดักแตนซ์รวมกันก็ตาม

 

            Similar Angle Bridge (รูป 4-19) เป็นวงจรบริดจ์กระแสสลับที่ใช้วัด capacitive inpedance (Rx และ Cx) โดยใช้คาปาซิเตอร์มาตรฐาน (C2) เป็นองค์ประกอบในการเทียบค่า

 

เมื่อ Similar Angle Bridge อยู่ในสภาพสมดุล ถ้านไค่าต่าง ๆ ในวงจรไปเปรียบเทียบกับรูป 4-18 จะได้สมการ

                                   ..........(4-31)               

แทนค่าสมการ 4-31 ในการ 4-30 จะได้

                    ...........(4-32)               
                    ..........(4-33)               

ถ้าแบ่งสมการ 4-33 ออกเป็น2 ส่วน คือส่วนของจำนวนจริง และจำนวนจินตภาพได้

                                              ..........(4-34)               
                                      ..........(4-35)               

จากสมการ 4-35 จะได้

                                      ..........(4-36)               
                                           ..........(4-37)               

จากสมการ 4-34 และสมการ 4-37

                                              ...........(4-38)              
                                               ..........(4-39)              

     Maxwell Bridge
             Maxwell Bridge (ในรูป 4-20) เป็นวงจรบริดจ์กระแสสลับที่ใช้วัด inductive impedance (Rx และ Lx) โดยใช้คาปาซิเตอร์มาตรฐาน (C1) เป็นองค์ประกอบที่สำคัญในการเปรียบเทียบค่า

เมื่อ Maxwell Bridge อยู่ในสภาพสมดุลถ้านำค่าต่าง ๆ ในวงจรมาเปรียบเทียบกับรูป 4-18 จะได้สมการนี้

                                           ..........(4-40)            

แทนสมการ 4-40 ในสมการ 4-30 จะได้

                                                   ...........(4-41)          
                                                        ..........(4-42)          

แยกจำนวนจริงและจำนวนจินตภาพของสมการ 4-42 ออกจากกันเป็น 2 ส่วน จะได้

                                          ..........(4-43)          
                                                ..........(4-44)          
                                        ..........(4-45)          

 

 

     Opposite Angle Bridge
           ปกติเรามักใช้ Similar Angle Bridge หาค่า capative impedance แต่ถ้าต้องการหาค่า inductive impedance ทำได้โดยแทนคาปาซิเตอร์มาตรฐานในรูป 4-19 ด้วนอินดักเตอร์มาตรฐาน
            แต่เนื่องจากอินดักเตอร์มาตรฐานนั้นมีขนาดใหญ่และแพงมาก ดังนั้นการวัดค่า inductive impedance จึงใช้คาปาซิเตอร์มาตรฐานแทน ต้องจัดรูปวงจรบริดจ์ไฟฟ้ากระแสสลับเสียใหม่ดังรูป 4-21 วงจรที่จัดขึ้นใหม่เรียกว่า Opposite Angle Bridge หรือ Hay Bridge

เมื่อ Oppsite Angle Bridge อยู่ในสภาพสมดุล ถ้านำค่าต่าง ๆ ในวงจรมาเปรียบเทียบกับรูป 4-18 จะได้

                                                       ..........(4-46)                

แทนค่าสมการ 4-46 ลงในสมการ 4-30 จะได้

 

                                     ..........(4- 48)               
                                          ..........(4-49)               

                                                                                       

 

แยกจำนวนจริงและจำนวนจินตภาพของสมการ 4-49 ออกจากกันเป็น 2 ส่วนจะได้

                                                ...........(4-50)              
                                                          ..........(4-51)              

จากสมการ 4-51

                                                   ..........(4-52)              
                                                   ..........(4-53)             
                                              ..........(4-54)             

แทนาค่าสมการ 4-54 ในสมการ 4-50

                                            ...........(4-55)             
                                       ..........(4-56)            
                                            ..........(4-57)            

                                                     ..........(4-58)            

แทนค่าสมการ 4-58 ในสมการ 4-54

                                        ..........(4-59)            
                                         ............(4-60)           

 

       Wien Bridge
              Wien Bridge (ในรูป 4-22) เป็นวงจรบริดจ์ที่ใช้หาค่า capacitive impedance ได้ 2 ลักษณะคือ
                 - capacitive impedance ที่มี R และ C ต่อแบบอนุกรม (R1 และ C1) ใช้คาปาซิเตอร์มาตรฐาน C2 เป็นองค์ประกอบในการเปรียบเทียบค่า
                 - capacitive impedance ที่มี R และ C ต่อแบบขนาน (R2 และ C2) ใช้คาปาซอเตอร์มาตรฐาน C1 เป็นองค์ประกอบในการเปรียบเทียบค่า

เมื่อ Wien Bridge อยู่ในสภาพสมดุล ถ้านำค่าต่างๆ ในวงจรมาเปรียบเทียบกับรูป 4-18 จะได้สมการดังนี้

                                              ..........(4-61)                   

           - หาส่วนประกอบของวงจรเทียบเคียงที่มี R และ C ต่อแบบขนาน (หาค่า R2 และ C2) โดยแทนค่าสมการ 4-61 ลงในสมการ 4-30 จะได้

                                  ..........(4-62)                  
                                             ..........(4-63)                 
                                               ..........(4-64)                                                        ............(465)                                                                                                                           

แยกจำนวนจริงและจำนวนจิตภาพของสมการ 4-65 ออกจากกันเป็น 2 ส่วน จะได้

                                                    ............(4-66)                 
                                               ..........(4-67)                 
                                              

 

จากสมการ 4-67

                                           ...........(4-68)                 

แทนค่าสมการ 4-68 ลงในสมการ 4-66

                                                ..........(4-69)                 
                                            ..........(4-70)                
                              ...........(4-71)                
                           ..........(4-72)                

 

แทนสมการ 4-72 ลงในสมการ 4-68

                                    ...........(4-73)                 
                                        ..........(4-74)                
                                            ..........(4-75)                

          - หาส่วนประกอบของวงจรเทียบเคียงที่มี R และ C ต่อแบบอนุกรม (หาค่า R1 และ C1) สมการ 4-67

                                          ............(4-76)                

แทนค่าสมการ 4-76 ในสมการ 4-66

                                       ..........(4-77)               
                                   ............(4-78)              
                   ............(4-79)             
                  ...........(4-80)              

แทนสมการ 4-80 ในสมการ 4-76

                                         ...........(4-81)              
                                                        ..........(4-82)             
                                                   ..........(4-83)             
                                                   ...........(4-84)             

 

 

       การนำบริดจ์ไฟฟ้ากระแสสลับไปใช้งาน
              AC Bridge นำไปใช้กับเครื่องมือสื่อสารและวงจรอิเลคทรอนิกส์ที่ซับซ้อน เช่น ใช้สำหรับวงจรเลื่อนเฟส, สร้างส่วนที่เป็น Feed back สำหรับออสซิโลสโคป, วงจรขยาย, วงจรกรองสัญญาณ และใช้วัดความถี่ของ Audio Signals

back  top

ของ     ฟิิสิกส์ราชมงคลขอขอบคุณครับ

กลับหลังหนึ่งหน้า กลับหน้าแรกบทความไปข้างหน้าหนึ่งหน้า

 เครื่องมือวัดไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

 วิชาที่ว่าด้วย เครื่องมือวัดไฟฟ้า
และอิเล็กทรอนิกส์

  มาตรฐานการวัด 
  คาร์สันวาลมิเตอร
  เครื่องกำเนิดความถี่
  เพาเวอร์ แฟกเตอร์ มิเตอร์
  AC แอมมิเตอร
  วงจรบริดจ์ DC , AC
  Frequency
 




  โอห์มมิเตอร์
  ออสซิโลสโคป
  AC โวลต์มิเตอร์
  DC โวลต์มิเตอร์
  วัตต์มิเตอร์
  
 
 
 



  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด 2. เวกเตอร์
3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ
5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7.  งานและพลังงาน  8.  การดลและโมเมนตัม
9.  การหมุน   10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุ่น
13. กลศาสตร์ของไหล   14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน
15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก  16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17.  คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง
5.  ของไหลกับความร้อน 6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 
7. แม่เหล็กไฟฟ้า  8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง
9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์   

กลับหน้าแรกเรื่องการทดลองเสมือนจริง

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

เรื่องการทดลองเสมือนจริง