การสร้างวงจร AC และการทำงานของวงจร AC

วงจร bride คือการจัดเรียง วงจรไฟฟ้า ที่ใช้ในการวัดค่าความต้านทาน ความต้านทานแบบอิมพีแดนซ์ อินดักแทนซ์ และ คาปาซิแตนซ์ ที่ไม่ทราบค่า วงจร bridge หลายชนิด เช่น Wheatstone bridge, Maxwell Bridge, Kelvin Bridge และอื่น ๆ ที่มีประโยชน์อย่างมากในการวัดค่าต่าง ๆ ด้วยความแม่นยำและทำงานบนหลักการเดียวกัน ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับการทำงานของวงจร bridge บางชนิด:

Wheatstone Bridge

วงจร Wheatstone bridge เป็นวงจรไฟฟ้าที่พัฒนาโดย Charles Wheatstone ใช้ในการกำหนดค่าความต้านทานไฟฟ้าที่ไม่ทราบค่าในวงจร Wheatstone bridge มีความสามารถในการคำนวณความต้านทานที่มีค่าน้อยมาก ซึ่งเครื่องมืออื่น ๆ เช่น มัลติมิเตอร์ ไม่สามารถคำนวณได้อย่างถูกต้อง

วงจร Wheatstone bridge เป็นการจัดเรียงรูปทรงเพชรของ ตัวต้านทาน สี่ตัว มีสองขาขนานและแต่ละขามีตัวต้านทานสองตัวเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม ขาที่สามเชื่อมระหว่างสองขาขนานที่จุดใดจุดหนึ่งภายในขา ตามที่แสดงในภาพ จากสี่ตัวต้านทาน ค่าของตัวต้านทานหนึ่งตัวสามารถกำหนดได้โดยการปรับสมดุลของสองขา จากรายการสี่ตัวต้านทาน ค่าของ R1 และ R3 ทราบค่า ค่าของ R2 สามารถปรับได้ และค่าของ Rx ต้องการคำนวณ แล้วการปรับนี้จะเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและกาลแวนโนมิเตอร์ระหว่างเทอร์มินัล D และ B ตอนนี้ค่าของตัวต้านทานที่สามารถปรับได้จะปรับจนกว่าอัตราส่วนของสองแขน ความต้านทาน จะเท่ากัน คือ (R1/ R2) = (R3/Rx) และกาลแวนโนมิเตอร์จะอ่านค่าศูนย์เนื่องจาก กระแสไฟฟ้า หยุดไหลผ่านวงจร ตอนนี้วงจรได้สมดุลแล้วและค่าของตัวต้านทานที่ไม่ทราบค่าสามารถวัดได้ง่าย ค่าของ R3 กำหนดทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า

Maxwell’s Bridge

หลักการทำงานของวงจร Maxwell’s inductance bridge เหมือนกับวงจร Wheatstone bridge โดยมีการแก้ไขเล็กน้อยในวงจร Wheatstone ในวงจรนี้ แขนสี่แขนประกอบด้วย อินดักแทนซ์ ที่ไม่ทราบค่า (L1), ตัวปรับ คาปาซิเตอร์ (C4), ตัวต้านทานสี่ตัว และตัวตรวจจับแทนกาลแวนโนมิเตอร์ ตามที่แสดงในภาพ ใช้สำหรับวัดค่าอินดักแทนซ์โดยเปรียบเทียบค่าที่ไม่ทราบค่ากับค่ามาตรฐานที่สามารถปรับได้

หลักการพื้นฐานของวงจรคือการชดเชยเฟสบวกของอิมพีแดนซ์ที่ไม่ทราบค่าด้วยเฟสนegative ของคาปาซิเตอร์โดยวางไว้ในแขนตรงข้าม ทำให้ศักย์ไฟฟ้าที่ปลายตัวตรวจจับกลายเป็นศูนย์และไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน คาปาซิเตอร์ C4 และตัวต้านทาน R4 ถูกเชื่อมต่อขนานกันและปรับค่าให้วงจรสมดุล

Kelvin Bridge เป็นการแก้ไขอีกครั้งของวงจร Wheatstone bridge ที่ใช้ในการวัดความต้านทานต่ำในช่วง 1mΩ ถึง 1kΩ ด้วยความแม่นยำสูง สำหรับการวัดความต้านทานต่ำอย่างแม่นยำ จำเป็นต้องใช้แหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงสูงและกาลแวนโนมิเตอร์ที่มีความไวสูงใน Kelvin Bridge เมื่อวัดความต้านทานต่ำ ความต้านทานของสายเชื่อมต่อมีบทบาทสำคัญ วงจร Wheatstone ที่มีตัวต้านทานเพิ่มเติมสองตัว ตามที่แสดงในภาพ ตัวต้านทาน R1 และ R2 เชื่อมต่อกับเซ็ตของ ratio-arm ที่สองและสร้างตัวต้านทานสี่เทอร์มินอล ที่นี่ R ไม่ทราบค่าและ S เป็นตัวต้านทานมาตรฐาน กาลแวนโนมิเตอร์วางระหว่าง c และ d เพื่อให้ความต้านทานของสายเชื่อมต่อ r สามารถละเลยและไม่ส่งผลกระทบต่อค่าการวัด ภายใต้สภาพสมดุล กาลแวนโนมิเตอร์แสดงค่าศูนย์และไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจร สมการที่สมดุลคือ:

Hay’s Bridge Circuit

วงจร Hay’s bridge เป็นการเปลี่ยนแปลงอีกแบบของวงจร Maxwell’s bridge ในวงจร Maxwell ตัวต้านทานถูกเชื่อมต่อขนานกับคาปาซิเตอร์ ในขณะที่วงจร Hay ตัวต้านทานเชื่อมต่ออนุกรมกับคาปาซิเตอร์มาตรฐาน ตามที่แสดงในภาพ มันมีประโยชน์มากหากเฟสของอิมพีแดนซ์อินดักทีฟมีขนาดใหญ่มาก ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการใช้ตัวต้านทานต่ำเชื่อมต่ออนุกรม

Anderson’s Bridge

Anderson Bridge เป็นเวอร์ชันที่ปรับปรุงของ วงจร Maxwell’s inductor capacitance bridge ใช้สำหรับวัด อินดักแทนซ์ตนเอง ในคอยล์โดยใช้คาปาซิเตอร์มาตรฐานและตัวต้านทาน ข้อดีหลักของวงจรนี้คือไม่จำเป็นต้องปรับสมดุลบ่อยครั้ง ในการปรับสมดุลวงจรด้วยกระแสคงที่ ตัวต้านทานที่สามารถปรับได้ r ถูกปรับและแหล่งกำเนิดไฟฟ้า AC ถูกแทนที่ด้วย แบตเตอรี่ และหูฟังโดยใช้กาลแวนโนมิเตอร์แบบเคลื่อนที่เมื่อวงจรสมดุลศักย์ที่เทอร์มินัล D จะเหมือนกับศักย์ที่ E กระแสไฟฟ้าที่ไหลในแขนต่าง ๆ แสดงโดย I1, I2, และ I3 ตามที่แสดงในภาพ

วงจร Diode Bridge

เป็นวงจร bridge ที่มีการจัดเรียงไดโอดสี่ตัวที่ให้โพลาไรตี้ของเอาต์พุตเดียวกันสำหรับโพลาไรต