การวัดความต้านทาน

ความต้านทานเป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานที่พบได้บ่อยในวิศวกรรมไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ค่าของความต้านทานในวิศวกรรมมีตั้งแต่ค่าน้อยมาก เช่น ความต้านทานของขดลวดหม้อแปลง ไปจนถึงค่าสูงมาก เช่น ความต้านทานฉนวนของขดลวดหม้อแปลงเดียวกัน แม้ว่ามัลติมิเตอร์จะทำงานได้ดีหากเราต้องการค่าประมาณของความต้านทาน แต่สำหรับค่าที่แม่นยำ และที่ค่าน้อยมากหรือสูงมาก เราจำเป็นต้องใช้วิธีเฉพาะ ในบทความนี้เราจะหารือเกี่ยวกับวิธีการต่างๆ ของการวัดความต้านทาน สำหรับวัตถุประสงค์นี้ เราแบ่งความต้านทานออกเป็นสามกลุ่ม-

การวัดความต้านทานต่ำ (<1Ω)

ปัญหาหลักในการวัดค่าความต้านทานต่ำคือความต้านทานจากการติดต่อหรือความต้านทานของสายวัด แม้ว่าค่านี้จะมีขนาดเล็กแต่ก็เทียบเคียงได้กับความต้านทานที่ต้องวัด ทำให้เกิดความผิดพลาดอย่างร้ายแรง ดังนั้นเพื่อกำจัดปัญหานี้ ความต้านทานที่มีค่าน้อยจะสร้างขึ้นด้วยสี่เทอร์มินอล สองเทอร์มินอลเป็นเทอร์มินอลกระแส และอีกสองเทอร์มินอลเป็นเทอร์มินอลแรงดัน
รูปด้านล่างแสดงการสร้างความต้านทานต่ำ

กระแสจะไหลผ่านเทอร์มินอลกระแส C1 และ C2 ในขณะที่แรงดันตกคร่อมจะวัดระหว่างเทอร์มินอลแรงดัน V1 และ V2 ดังนั้นเราสามารถหาค่าความต้านทานภายใต้การทดลองในแง่ของ V และ I ตามที่ระบุในรูปด้านบน วิธีนี้ช่วยให้เราสามารถกำจัดความต้านทานจากการติดต่อเนื่องจากเทอร์มินอลกระแส และแม้ว่าความต้านทานจากการติดต่อของเทอร์มินอลแรงดันยังคงมีอยู่ แต่มันเป็นเศษส่วนเล็กๆ ของวงจรแรงดันสูงและทำให้เกิดความผิดพลาดน้อยมาก

วิธีที่ใช้ในการวัดความต้านทานต่ำคือ:-

• วิธีสะพานคู่ของเคลวิน

• วิธีโพเทนทิโอมิเตอร์

• โอห์มมิเตอร์แบบดักเตอร์

สะพานคู่ของเคลวิน

สะพานคู่ของเคลวินเป็นการปรับปรุงสะพานวีทสโตนแบบง่าย รูปด้านล่างแสดงแผนภาพวงจรของสะพานคู่ของเคลวิน

เช่นที่เห็นในรูปด้านบน มีแขนสองชุดหนึ่งมีความต้านทาน P และ Q อีกชุดมีความต้านทาน p และ q R เป็นความต้านทานที่ไม่ทราบค่าและ S เป็นความต้านทานมาตรฐาน ที่นี่ r แทนความต้านทานจากการติดต่อระหว่างความต้านทานที่ไม่ทราบค่าและความต้านทานมาตรฐาน ซึ่งผลที่เราต้องการกำจัด ในการวัด เราทำให้อัตราส่วน P/Q เท่ากับ p/q และทำให้สะพานวีทสโตนสมดุล ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนเป็นศูนย์ในกาลวาโนมิเตอร์ ดังนั้นสำหรับสะพานที่สมดุล เราสามารถเขียนได้

โดยการแทนค่า eqn 2 ลงใน 1 และแก้สมการ และใช้ P/Q = p/q เราได้-

ดังนั้นเราเห็นว่าโดยใช้แขนคู่ที่สมดุล เราสามารถกำจัดความต้านทานจากการติดต่อได้โดยสมบูรณ์ และลดความผิดพลาดที่เกิดขึ้น ในการกำจัดความผิดพลาดอีกประการหนึ่งที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริก เราทำการอ่านค่าอีกครั้งด้วยการสลับการเชื่อมต่อแบตเตอรี่ และในที่สุดก็คำนวณค่าเฉลี่ยของค่าทั้งสอง สะพานนี้มีประโยชน์สำหรับความต้านทานในช่วง 0.1µΩ ถึง 1.0 Ω

โอห์มมิเตอร์แบบดักเตอร์

เป็นเครื่องมืออิเล็กโทรแมคคาเนียลที่ใช้สำหรับวัดความต้านทานต่ำ ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรคล้ายกับ PMMC และสองคอยล์ที่อยู่ระหว่างสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยขั้วของแม่เหล็ก สองคอยล์นี้ตั้งฉากกันและสามารถหมุนรอบแกนกลางได้ รูปด้านล่างแสดงโอห์มมิเตอร์แบบดักเตอร์และการเชื่อมต่อที่จำเป็นในการวัดความต้านทาน R ที่ไม่ทราบค่า

หนึ่งในคอยล์เรียกว่าคอยล์กระแส ต่อเข้ากับเทอร์มินอลกระแส C1 และ C2 ส่วนคอยล์อื่นเรียกว่าคอยล์แรงดัน ต่อเข้ากับเทอร์มินอลแรงดัน V1 และ V2 คอยล์แรงดันจะมีกระแสที่เป็นสัดส่วนกับแรงดันตกคร่อม R และแรงบิดที่เกิดขึ้น คอยล์กระแสมีกระแสที่เป็นสัดส่วนกับกระแสที่ไหลผ่าน R และแรงบิดที่เกิดขึ้น ทั้งสองแรงบิดทำงานในทางตรงกันข้ามและตัวชี้จะหยุดเมื่อทั้งสองแรงบิดเท่ากัน เครื่องมือนี้มีประโยชน์สำหรับความต้านทานในช่วง 100µΩ ถึง 5Ω

การวัดความต้านทานปานกลาง (1Ω – 100kΩ)

ต่อไปนี้คือวิธีการที่ใช้ในการวัดความต้านทานที่มีค่าอยู่ในช่วง 1Ω – 100kΩ –

• วิธีแอมมิเตอร์-โวลต์มิเตอร์

• วิธีสะพานวีทสโตน

• วิธีการทดแทน

• วิธีสะพานแคเรย์-ฟอสเตอร์

• วิธีโอห์มมิเตอร์

วิธีแอมมิเตอร์-โวลต์มิเตอร์

นี่คือวิธีการวัดความต้านทานที่ง่ายและหยาบที่สุด ใช้แอมมิเตอร์หนึ่งตัวเพื่อวัดกระแส I และโวลต์มิเตอร์หนึ่งตัวเพื่อวัดแรงดัน V และเราจะได้ค่าความต้านทานเป็น

ตอนนี้เราสามารถมีการเชื่อมต่อแอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์สองแบบ แสดงในรูปด้านล่าง

ในรูปที่ 1 โวลต์มิเตอร์วัดแรงดันตกคร่อมแอมมิเตอร์และความต้านทานที่ไม่ทราบค่า ดังนั้น

ดังนั้น ความผิดพลาดสัมพัทธ์จะเป็น

สำหรับการเชื่อมต่อในรูปที่ 2 แอมมิเตอร์วัดกระแสรวมของโวลต์มิเตอร์และความต้านทาน ดังนั้น

ความผิดพลาดสัมพัทธ์จะเป็น

สามารถสังเกตได้ว่าความผิดพลาดสัมพัทธ์เป็นศูนย์สำหรับ Ra = 0 ในกรณีแรกและ Rv = ∞ ในกรณีที่สอง คำถามคือควรใช้การเชื่อมต่อใดในกรณีใด ในการหาคำตอบนี้เราเท่ากันทั้งสองความผิดพลาด

ดังนั้นสำหรับความต้านทานที่มากกว่าที่กำหนดโดยสมการข้างต้น เราใช้วิธีแรก และสำหรับความต้านทานที่น้อยกว่าเราใช้วิธีที่สอง

วิธีสะพานวีทสโตน

ทิป