วันจันทร์ที่ 11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2556

2. บริดจ์ความเหนี่ยวนำไฟฟ้า


1.         บริดจ์แบบเปรียบเทียบ 
                            เป็นวงจรบริดจ์แบบบริดจ์อัตราส่วน ที่ใช้วัดค่าความเหนี่ยวนำของขดลวดที่ไม่ทราบค่า โดยอาศัยการเปรียบเทียบกับตัวเหนี่ยวนำมาตรฐาน


วงจร Comparison Bridge

จากวงจร Comparison Bridge

R x          =            (  R1/R2 ) R s

L x          =             (R1/R2) L s


แต่วงจรนี้ไม่เป็นที่นิยม เนื่องจากจะต้องมีตัวเหนี่ยวนำมาตรฐาน (Ls) ที่มีความถูกต้องและเสถียรสูง ซึ่งจะมีราคาแพงมาก ดังนั้นจะเปลี่ยนแปลงวงจรเพื่อให้สามารถใช้ตัวเก็บประจุมาตรฐานแทน

2.         บริดจ์แมกซเวล (Maxwell) 
                      จะเหมาะสำหรับวัดตัวเหนี่ยวนำที่มีค่า Q ต่ำ คือ อยู่ช่วง 1 < Q < 10 บริดจ์แบบนี้จะเป็น บริดจ์ผลคูณซึ่งวัดความเหนี่ยวนำโดยเปรียบเทียบกับความจุไฟฟ้ามาตรฐาน


วงจร Maxwell Bridge 

        จากรูป เมื่อบริดจ์สมดุล จะได้

R x               =             (R1R2) (1/Rp)

L x          =             (R1R2) C p

               บริดจ์แมกซเวล เป็นวงจรที่เหมาะเป็นพิเศษสำหรับการวัดค่าความเหนี่ยวนำ เพราะ ตัวเก็บประจุจะมีโอกาสใกล้ตัวเหนี่ยวนำในอุดมคติซึ่งไม่มีการสูญเสีย ได้มากกว่าการเลือกใช้ตัวเหนี่ยวนำมาตรฐาน นอกจากนั้นสมการการสมดุลเพื่อหาค่าความเหนี่ยวนำ จะเป็นอิสระต่อการสูญเสียที่ร่วมกับความเหนี่ยวนำและเป็นอิสระต่อความถี่ของการวัด ในวงจรปกติจะใช้ความจุมาตรฐานที่คงที่สมดุลของค่าความเหนี่ยวนำ ทำโดยการปรับ R 2 (สเกลของ R 2 สามารถปรับเทียบให้อ่านค่าเป็นค่าความเหนี่ยวนำได้โดยตรง) การสูญเสีย (Loss) คือ R x สามารถหาได้โดยการปรับ R­ s เมื่อวงจรบริดจ์ถูกให้ทำงานที่ความถี่จำเพาะหนึ่ง จะสามารถปรับเทียบสเกลของ R x ให้อ่านเป็นค่า Q ของตัวเหนี่ยวนำโดยตรง 
โดยอาศัยสมการ
                                             Q                   =      ( ωLx ) / (Rx)

                                                              =      ωCpRp

                การใช้ค่าความจุไฟฟ้ามาตรฐานแบบคงที่จะมีข้อเสียคือ จะมีผลต่อกันระหว่างการปรับสมดุลของความต้านทานกับรีแอกแตนซ์ ซึ่งจะสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการแปรค่าความจุ เพื่อให้ได้การสมดุลของสมการ แทนที่จะปรับค่า R แต่อย่างไรก็ตาม ผลที่ตามมาคือ ในกรณีนี้บริดจ์จะไม่สามารถปรับเทียบค่าให้อ่านค่า Q ได้โดยตรง นอกเหนือจากนั้น ในกรณีที่ต้องการตัวเก็บประจุแบบที่สามารถแปรค่าได้อย่างต่อเนื่อง (ที่มีค่าวความจุสูงๆ) โดยปกติจะใช้กล่องปรับค่าความจุ ( Decade Capacitance Box ) ซึ่งจะทำให้ความถูกต้องที่ได้ต่ำกว่าเมื่อใช้แบบค่าความจุคงที่

          3.     บริดจ์เฮย์ 
                        จะเหมาะสำหรับใช้ตัวเหนี่ยวนำที่มีค่า Q สูง คือ อยู่ในช่วง 10 < Q < 1,000 บริดจ์แบบนี้จะวัดค่าความเหนี่ยวนำโดยการเปรียบเทียบกับความจุไฟฟ้า เช่นเดียวกับบริดจ์แมกซเวล ต่างกันที่ตัวต้านทานมาตรฐานและตัวเก็บประจุมาตรฐาน จะต่ออนุกรมกันโดยการใช้ความสัมพันธ์วงจรสมมูลระหว่าง R, C ขนานกับอนุกรม ตามสมการ

                                                             C p            =             [ 1/(1+D^2 ) ] C s          __________________________________(1)

                                                               R p          =             [ (1+D^2)/D^2 ] R s  __________________________________(2)


วงจร บริดจ์เฮย์

เมื่อ D = ωCsRs แทนค่าลงใน (1) (2) จะได้

R x         =     [ (R1*R2)*(D^2) ] / [ (1+D^2)*Rs ]

                            =          { R1*R2*Rs*[(ωCs) ]^2} / [1+(ωCsRs)^2 ] 

                =             (R1*R2) / Rs*[ 1 / (1+Q^2 ) ]

L x     =               (R1R2)*Cs / ([1+D^2])

 =                   R1*R2*Cs* / (1+(1+Q)^2 )

จะเห็นว่า สมการสำหรับ L x กับ R x จะขึ้นอยู่กับความถี่ 
แต่เพราะว่า วงจรนี้ใช้วัดตัวเหนี่ยวนำที่มี Q > 10 ซึ่งถ้า Q >> 10, พจน์ (1+Q)^2  จะ << (1/100) ในกรณีเช่นนี้ 
สมการของ Lx จะกลายเป็น

                                                          L x           =             R1R2Cs










ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น