คำว่าสะพานวีทสโตนเรียกอีกอย่างว่าสะพานต้านทานซึ่งคิดค้นโดย“ Charles Wheatstone” วงจรบริดจ์นี้ใช้ในการคำนวณค่าความต้านทานที่ไม่ทราบสาเหตุและเป็นเครื่องมือในการควบคุมเครื่องมือวัดแอมป์มิเตอร์โวลต์มิเตอร์เป็นต้น แต่มิลลิเมตรดิจิตอลในปัจจุบันเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการคำนวณความต้านทาน ในช่วงไม่กี่วันที่ผ่านมา Wheatstone bridge ถูกใช้ในแอพพลิเคชั่นมากมายเช่นสามารถใช้กับ op-amps ที่ทันสมัยเพื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์และทรานสดิวเซอร์ต่างๆกับ วงจรเครื่องขยายเสียง เอส. วงจรบริดจ์นี้สร้างขึ้นด้วยความต้านทานแบบอนุกรมและแบบขนานสองตัวระหว่างขั้วจ่ายแรงดันและขั้วกราวด์ เมื่อสะพานสมดุลแล้วขั้วกราวด์จะสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ระหว่างกิ่งขนานทั้งสอง สะพานวีทสโตนประกอบด้วยขั้ว i / p สองขั้วและขั้ว o / p สองขั้วรวมถึงตัวต้านทานสี่ตัวที่เรียงตัวกันเป็นรูปเพชร

“สัญญาณการสื่อสารที่แสดงในรูปแบบไบนารีกล่าวว่าเป็น ”

สะพานวีทสโตน

สะพานวีทสโตนและการทำงาน

สะพานวีทสโตนใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดความต้านทานไฟฟ้า วงจรนี้คือ สร้างขึ้นด้วยตัวต้านทานที่รู้จักสองตัว ตัวต้านทานที่ไม่รู้จักหนึ่งตัวและตัวต้านทานตัวแปรหนึ่งตัวที่เชื่อมต่อในรูปแบบของสะพาน เมื่อปรับตัวต้านทานตัวแปรกระแสไฟฟ้าในกัลวาโนมิเตอร์จะกลายเป็นศูนย์อัตราส่วนของตัวต้านทานที่ไม่รู้จักสองตัวจะเท่ากับอัตราส่วนของค่าของความต้านทานที่ไม่รู้จักและค่าที่ปรับแล้วของความต้านทานตัวแปร ด้วยการใช้ Wheatstone Bridge ค่าความต้านทานไฟฟ้าที่ไม่รู้จักสามารถวัดได้อย่างง่ายดาย

การจัดวงจร Wheatstone Bridge

การจัดเรียงวงจรของสะพานวีทสโตนแสดงไว้ด้านล่าง วงจรนี้ได้รับการออกแบบให้มีสี่แขน ได้แก่ AB, BC, CD & AD และประกอบด้วยความต้านทานไฟฟ้า P, Q, R และ S. ในบรรดาความต้านทานทั้งสี่นี้ P และ Q เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นความต้านทานไฟฟ้าคงที่ กัลวาโนมิเตอร์เชื่อมต่อระหว่างขั้ว B & D ผ่านสวิตช์ S1 แหล่งจ่ายแรงดันเชื่อมต่อกับขั้ว A & C ผ่านสวิตช์ S2 ตัวต้านทานตัวแปร ‘S’ เชื่อมต่อระหว่างขั้ว C & D ศักย์ที่ขั้ว D จะแตกต่างกันไปเมื่อค่าของตัวต้านทานตัวแปรปรับ ตัวอย่างเช่นกระแส I1 และ I2 ไหลผ่านจุด ADC และ ABC เมื่อค่าความต้านทานของ arm CD แตกต่างกันกระแส I2 ก็จะแตกต่างกันไปด้วย

การจัดวงจร Wheatstone Bridge

หากเรามีแนวโน้มที่จะปรับความต้านทานตัวแปรสถานะหนึ่งอาจกลับมาหนึ่งครั้งเมื่อแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน S นั่นคือ I2.S จะมีความสามารถโดยเฉพาะที่แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน Q เช่น I1.Q ดังนั้นศักยภาพของจุด B จึงเท่ากับศักย์ของจุด D ดังนั้นความต่างศักย์ b / n สองจุดนี้จึงเป็นศูนย์ดังนั้นกระแสไฟฟ้าผ่านกัลวาโนมิเตอร์จึงเป็นศูนย์ จากนั้นการโก่งตัวในกัลวาโนมิเตอร์จะเป็นศูนย์เมื่อปิดสวิตช์ S2

สะพานวีทสโตน

จากวงจรข้างต้นกระแส I1 และ I2 คือ

I1 = V / P + Q และ I2 = V / R + S

ตอนนี้ศักยภาพของจุด B เทียบกับจุด C คือแรงดันตกคร่อมทรานซิสเตอร์ Q แล้วสมการคือ

I1Q = VQ / P + Q ………………………… .. (1)

ศักยภาพของจุด D เทียบกับ C คือแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน S จากนั้นสมการคือ

I2S = VS / R + S ………………………… .. (2)

จากสมการข้างต้น 1 และ 2 เราได้

VQ / P + Q = VS / R + S

“ Q / P + Q = S / R + S

P + Q / Q = R + S / S

P / Q + 1 = R / S + 1

P / Q = R / S

R = SxP / Q

ในสมการข้างต้นทราบค่าของ P / Q และ S ดังนั้นจึงสามารถกำหนดค่า R ได้อย่างง่ายดาย

ความต้านทานไฟฟ้าของสะพานวีทสโตนเช่น P และ Q สร้างขึ้นจากอัตราส่วนที่แน่นอนคือ 1: 1 10: 1 (หรือ) 100: 1 เรียกว่าแขนอัตราส่วนและแขนรีโอสแตท S จะแปรผันได้เสมอตั้งแต่ 1-1,000 โอห์มหรือ ตั้งแต่ 1-10,000 โอห์ม

ตัวอย่างสะพานวีทสโตน

วงจรต่อไปนี้เป็นสะพานวีทสโตนที่ไม่สมดุลคำนวณแรงดันไฟฟ้า o / p ข้ามจุด C และ D และค่าของตัวต้านทาน R4 จะต้องปรับสมดุลของวงจรบริดจ์

ตัวอย่างสะพานวีทสโตน

“ความแตกต่างระหว่างแหล่งจ่ายไฟ ac และ dc ”

แขนอนุกรมแรกในวงจรข้างต้นคือ ACB
Vc = (R2 / (R1 + R2)) X Vs
R2 = 120 โอห์ม R1 = 80 โอห์ม Vs = 100
แทนค่าเหล่านี้ในสมการด้านบน
Vc = (120 / (80 + 120)) X 100
= 60 โวลต์
แขนชุดที่สองในวงจรด้านบนคือ ADB

VD = R4 / (R3 + R4) X Vs

DV = 160 / (480 + 160) X 100
= 25 โวลต์
แรงดันไฟฟ้าข้ามจุด C & D จะได้รับเป็น
Vout = VC-VD
Vout = 60-25 = 35 โวลต์
ค่าของตัวต้านทาน R4 เป็นสิ่งจำเป็นในการปรับสมดุลของสะพานวีทสโตนบริดจ์ให้เป็น:
R4 = R2 R3 / R1
120X480 / 80
720 โอห์ม

ดังนั้นในที่สุดเราก็สามารถสรุปได้ว่าสะพานวีทสโตนมีขั้ว i / p และขั้ว o / p สองขั้วคือ A & B, C & D เมื่อวงจรข้างต้นสมดุลแรงดันไฟฟ้าที่ขั้ว o / p จะเป็นศูนย์โวลต์ เมื่อสะพานวีทสโตนไม่สมดุลแรงดันไฟฟ้า o / p อาจเป็น + ve หรือ –ve ขึ้นอยู่กับทิศทางที่ไม่สมดุล

การประยุกต์ใช้ Wheatstone Bridge

การประยุกต์ใช้ Wheatstone bridge เป็นเครื่องตรวจจับแสงโดยใช้วงจร Wheatstone bridge

วงจรตรวจจับแสงสะพานวีทสโตน

วงจรสะพานสมดุลถูกนำมาใช้ในหลาย ๆ การใช้งานอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงความเครียดหรือความดัน เซ็นเซอร์ตัวต้านทานประเภทต่างๆที่สามารถใช้ในวงจร Wheatstone bridge ได้แก่ โพเทนชิโอมิเตอร์ LDR’s สเตรนเกจและเทอร์มิสเตอร์เป็นต้น

การใช้งานสะพานวีทสโตนใช้เพื่อตรวจจับปริมาณทางไฟฟ้าและเชิงกล แต่แอปพลิเคชัน Wheatstone bridge อย่างง่ายคือการวัดแสงโดยใช้อุปกรณ์รับแสง ในวงจรสะพานวีตสโตนตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงจะถูกวางไว้ในตำแหน่งของตัวต้านทานตัวใดตัวหนึ่ง

LDR เป็นเซ็นเซอร์ตัวต้านทานแบบพาสซีฟที่ใช้ในการแปลงระดับแสงที่มองเห็นเป็นการเปลี่ยนแปลงความต้านทานและต่อมาเป็นแรงดันไฟฟ้า LDR สามารถใช้เพื่อวัดและตรวจสอบระดับความเข้มของแสง LDR มีความต้านทานหลายเมกะโอห์มในแสงสลัวหรือมืดประมาณ900Ωที่ความเข้มแสง 100 Lux และลดลงเหลือประมาณ 30 โอห์มในแสงจ้า ด้วยการเชื่อมต่อตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงในวงจรสะพานวีทสโตนเราสามารถวัดและตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของระดับแสงได้

ทั้งหมดนี้เกี่ยวกับ Wheatstone bridge และ Wheatstone bridge ซึ่งทำงานร่วมกับแอปพลิเคชัน เราหวังว่าคุณจะเข้าใจแนวคิดนี้ดีขึ้น นอกจากนี้คำถามหรือข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับบทความนี้หรือ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ โปรดแสดงความคิดเห็นของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตภาพ: