Wheatstone bridge circuit

โดย : Admin

วงจรบริดจ์แบบวีตสโตน คืออะไร ?

 

วงจรบริดจ์กระแสตรง(DC Bridge) เป็นวงจรโครงข่ายชนิดหนึ่ง ที่มีลักษณะเฉพาะตัว ใช้สาหรับการวัดค่า
ความต้านทานที่ไม่ทราบค่า โดยใช้หลักการเปรียบเทียบค่าความต้านทาน (R) ที่ทราบค่าแล้ว กับค่า R ที่ต้องการทราบค่า โดยใช้สภาวะสมดุลของวงจรบริดจ์เป็นตัวบอกค่าที่ต้องการทราบ นอกจากนี้ยังมี

สำหรับวงจรบริดจ์กระแสตรงประเภทที่ใช้ในปัจจุบัน เรียกว่า วีทสโตนบริดจ์ ( Wheatstone Bridge )  ผู้ค้นพบความสัมพันธ์นี้คือ Sir Charles Wheatstone (1843) ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ


ตัวอย่างการนำวงจรวีทสโตนบริดจ์ ( Wheatstone Bridge ) ไปประยุกต์ใช้งานกับโหลดเซล

โครงสร้างของ  Wheatstone Bridge 

รูปแสดงตัวอย่างวงจรของวีทสโตนบริดจ์



วงจรภายในเครื่องวัดชนิดนี้ ประกอบด้วยดังนี้

1. ตัวต้านทานที่ต่อขนานกัน 2 สาขา แต่ละสาขาประกอบตัวต้านทาน 2 ตัวต่ออนุกรมกัน

2.แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (E) หรือแปล่งจ่ายไฟดีซี ซึ่งต่อขนานกับตัวต้านทานของวงจรทําหน้าทีจ่ายกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านตัวต้านทานในวงจร

3. กัลวานอมิเตอร์ (G) ซึ่งต่อกับขั้วสายที่ขนานกันทําหน้าที่ตรวจจับ(detect)กระแสไฟฟ้าเพื่อบ่งบอกสภาพของวงจร ในกรณีที่วงจรบริดจ์สมดุลเข็มจะชี้ที่ศูนย์ แต่ถ้าไม่สมดุลเข็มจะเบี่ยงเบน 

*** กัลวานอมิเตอร์ เป็นเครื่องวัดที่มีความไวต่อกระแสไฟฟ้าสูงใช้วัดค่ากระแสไฟฟ้าจํานวนน้อยๆ (เป็นไมโครแอมป์) หรือบางครั้งใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจจับกระแสไฟฟ้าเพือแสดงให้รู้ว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรหรือไม่

***   วงจรบริดจ์ไฟกระแสตรง ส่วนมากใช้ในการวัดหาค่าความต้านทาน วงจรบริดจ์แบบวีทสโตนบริดจ์เป็นวงจรที่นิยมใช้ เนื่องจากให้ความถูกต้องในการวัดได้สูงถึง 0.01  ถึง 1% ใช้วัดค่าความต้านทานระหว่าง 1โอห์มถึง 1 เมกกะโอห์ม
 

ชมคลิป อธิบายทฤษฏีของวีทสโตนบริดจ์ ........................................

 

ชนิดของ  Wheatstone Bridge

วงจรบริดจ์จะประกอบไปด้วยสองแบบคือ วงจรบริดจ์ที่อยู่้ในสภาวะสมดุล (Balanced Bridge Circuit) และไม่สมดุลย์ดังนี้

 

วงจรบริดจ์ในสภาวะสมดุล (Balanced Bridge Circuit) :ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current Circuit) วงจรที่นิยมใช้กันมากคือ วีทสโตนบริดจ์(Wheatsytone Bridge) ซึ่งจะใช้วิธีการปรับค่าความต้านทานปรับค่าได้
โดยวงจรบริดจ์จะประกอบด้วยค่าความต้านทาน 4 ค่า คือ R1, R2, R3 ซึ่งเป็นค่าความต้านที่มีค่าคงที่  และ RX
ซึ่งเป็นค่าความต้านทานที่ไม่ทราบค่า

การปรับค่าความต้านทานในวงจรบริดจ์จะปรับที่ความต้านทาน R3 โดยปรับจนตำแหน่งของเข็มกัลป์วานอร์มิเตอร์ ชี้ค่าที่ตำแหน่งศูนย์ในสภาวะอย่างนี้เรียกว่า สภาวะวงจรบริดจ์สมดุล (Balance Bridge Circuit) เนื่องจากจะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านกัลป์วานอร์มิเตอร์ (IG = 0) และค่าแรงดันระหว่างจุด A และ B จะมีค่าเท่ากันนั่นคือ VA = VB
 

 

วงจรบริดจ์ในสภาวะไม่สมดุล (Unbalanced Bridge Circuit)

ในสภาวะวงบริดจ์ไม่สมดุลเกิดจากอัตราส่วนของค่าความต้านทานในวงจรบริดจ์ไม่เท่ากันนั่นคือ R1R2 ≠ RxR3 ทำให้ค่าแรงดันตกคร่อมความต้านทานในวงจรบริดจ์ไม่เท่ากันด้วย คือ VR1 ≠ VRX และ VR2 ≠ VR3 ส่งผลให้ค่าความต่างศักย์ที่จุด A และ B มีค่าไม่เท่ากับศูนย์ คือ VAB ≠ 0 จึงทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านกัลป์วานอมิเตอร์ (IG) เข็มของกัลป์วานอมิเตอร์จะชี้และเบี่ยงเบนตามปริมาณกระแสที่ไหลผ่านสภาวะอย่างนี้เรียกว่า สภาวะวงบริดจ์ไม่สมดุล (Unbalanced Bridge Circuit)

 

ตัวอย่างของโหลดเซล Load Cell ชนิดต่างๆ ที่นำเอาหลักการของวงจร วงจรบริดจ์แบบวีตสโตน ไปประยุกต์ใช้งานจริงในอุตสาหกรรม

เนื้อหาโดย: 9engineer.com (http://9engineer.com/)