สะพานแคมป์เบล

สะพานแคมป์เบลล์: นิยามและฟังก์ชัน
นิยาม
สะพานแคมป์เบลล์เป็นสะพานไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อวัดความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันที่ไม่ทราบค่า ความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันหมายถึงปรากฏการณ์ทางกายภาพที่การเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรขดลวดหนึ่งทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (emf) และผลิตกระแสในวงจรขดลวดที่อยู่ใกล้เคียง สะพานนี้ไม่เพียงแต่มีประโยชน์ในการกำหนดค่าความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้วัดความถี่ได้ โดยการปรับความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันจนกว่าจะได้จุดศูนย์กลางในวงจรสะพาน
ในการวิศวกรรมไฟฟ้า การวัดความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันอย่างแม่นยำมีความสำคัญในการเข้าใจการสัมพันธ์ระหว่างวงจรขดลวดต่างๆ ในวงจร เช่น ในหม้อแปลง ระบบคู่ขนานอินดักทีฟ และเครื่องจักรไฟฟ้าต่างๆ สะพานแคมป์เบลล์ให้วิธีการวัดที่แม่นยำและเชื่อถือได้ เมื่อนำไปใช้วัดความถี่ หลักการตรวจจับจุดศูนย์กลางช่วยให้นักวิศวกรรมสามารถสร้างความสัมพันธ์ระหว่างการตั้งค่าความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันและความถี่ของสัญญาณไฟฟ้าที่ทดสอบ
รูปภาพด้านล่างแสดงแนวคิดเรื่องความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน ซึ่งเป็นพื้นฐานของการทำงานของสะพานแคมป์เบลล์

ให้:

• M1 แทนความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันที่ไม่ทราบค่า

• L1 แทนความเหนี่ยวนำตนเองของวงจรขดลวดรองของความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน M1

• M2 แทนความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันมาตรฐานที่สามารถปรับได้

• L2 แทนความเหนี่ยวนำตนเองของวงจรขดลวดรองของความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน M2

• R1, R2, R3, R4 แทนความต้านทานที่ไม่มีความเหนี่ยวนำ

การทำให้สะพานแคมป์เบลล์อยู่ในตำแหน่งสมดุลต้องใช้กระบวนการสองขั้นตอน:

ขั้นตอนที่ 1: การตั้งค่าเริ่มต้นและการสมดุลขั้นแรก

เครื่องตรวจจับถูกเชื่อมต่อระหว่างจุด ‘b’ และ ‘d’ ในการตั้งค่านี้ วงจรทำงานคล้ายกับวงจรความเหนี่ยวนำตนเอง

• ขั้นตอนการสมดุลครั้งแรก เพื่อทำให้สะพานอยู่ในภาวะสมดุลในขั้นตอนแรก ตัวต้านทาน R3 หรือ R4 พร้อมกับ R1 และ R2 ถูกปรับ กระบวนการปรับนี้ปรับแต่งพารามิเตอร์ไฟฟ้าของวงจร ทำให้ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ส่วนต่างๆ ของสะพานเท่ากัน เหมือนกับการปรับน้ำหนักบนตาชั่งเพื่อให้สมดุล

• ขั้นตอนการสมดุลครั้งที่สอง ในขั้นตอนถัดไป เครื่องตรวจจับถูกเชื่อมต่อระหว่างจุด b' และ d' บนพื้นฐานของการปรับที่ทำไว้ในขั้นตอนแรก ความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันมาตรฐานที่สามารถปรับได้ M2 จะถูกปรับโดยระบบ ผ่านกระบวนการปรับ M2 ขณะรักษาการปรับตัวต้านทานที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ โครงสร้างไฟฟ้าของสะพานจะถูกปรับให้เหมาะสมมากขึ้น สุดท้ายแล้วจุดสมดุลจะถูกพบ บ่งบอกว่าสะพานได้อยู่ในภาวะสมดุลที่สัญญาณไฟฟ้าในวงจรอยู่ในภาวะกลมกลืน และการวัดความเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันที่ไม่ทราบค่า M1 สามารถทำได้อย่างแม่นยำ