การสร้างวงจรบริดจ์ของแอนเดอร์สันการทำงานและการใช้งาน

วงจรบริดจ์ใช้เพื่อวัดค่าส่วนประกอบต่างๆ เช่นความต้านทานความจุการเหนี่ยวนำ ฯลฯ รูปแบบง่ายๆของวงจรบริดจ์ประกอบด้วยเครือข่ายของความต้านทาน / แขนอิมพีแดนซ์สี่ตัวที่สร้างวงจรปิด แหล่งที่มาปัจจุบันถูกนำไปใช้กับสองโหนดที่อยู่ตรงข้ามกันและตัวตรวจจับกระแสจะเชื่อมต่อกับอีกสองโหนดที่เหลือ บทความนี้กล่าวถึงวงจรบริดจ์ของ Andersons ที่ทำงานและการใช้งาน

วงจรบริดจ์ใช้หลักการบ่งชี้โมฆะและวิธีการวัดเปรียบเทียบซึ่งเรียกอีกอย่างว่า“ สภาวะสมดุลของสะพานที่แรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ วงจรบริดจ์เปรียบเทียบค่าของส่วนประกอบที่ไม่รู้จักกับส่วนประกอบมาตรฐานที่รู้จักกันอย่างถูกต้อง ดังนั้นความแม่นยำส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวงจรบริดจ์ไม่ใช่ตัวบ่งชี้โมฆะ

จากวงจรบริดจ์ด้านบนสมการสมดุลคือ

สะพานประเภทต่างๆ

สะพานสองประเภทที่ใช้ในการวัดค่าส่วนประกอบ คือสะพาน D.C และสะพาน A.C

D.C Bridges คือ

• สะพานวีทสโตน
• สะพานเคลวิน

สะพาน A.C ประเภทต่างๆ ได้แก่

• สะพานเปรียบเทียบตัวเหนี่ยวนำ
• สะพานเปรียบเทียบความจุ
• สะพาน Maxwell
• มีสะพาน
• สะพานของ Anderson
• สะพานเชริง
• สะพานเวียนนา

สะพาน A.C

สะพาน AC มักใช้เพื่อวัดค่าของอิมพีแดนซ์ที่ไม่รู้จัก (การเหนี่ยวนำตัวเอง / ร่วมกันของตัวเหนี่ยวนำหรือความจุของตัวเก็บประจุอย่างถูกต้อง) วงจรสะพาน A.C ประกอบด้วยอิมพีแดนซ์สี่ตัวแหล่งจ่าย A.C และเครื่องตรวจจับแบบสมดุล เครื่องตรวจจับความสมดุลโดยทั่วไปที่ใช้สำหรับสะพาน A.C คือ

• หูฟัง (ที่ความถี่ 250 Hz ถึง 3 ถึง 4 kHz)
• วงจรขยายเสียงที่ปรับได้ (สำหรับช่วงความถี่ 10HZ ถึง 100Hz)
• กัลวาโนมิเตอร์แบบสั่น (สำหรับความถี่ช่วงต่ำตั้งแต่ 5Hz ถึง 1,000 Hz)

การตอบสนองที่เป็นโมฆะ (สภาพสมดุลของสะพาน) สามารถหาได้โดยการเปลี่ยนแขนสะพานอันใดอันหนึ่ง อิมพีแดนซ์ของส่วนประกอบอยู่ในรูปแบบของขั้วที่สามารถมีขนาดและค่ามุมเฟสได้ สำหรับวงจร A.C ที่แสดงด้านบนอิมพีแดนซ์สามารถเขียนได้ในรูปของขนาดและมุมเฟส

โดยที่ Z1, Z2, Z3, Z4 คือขนาดและθ1, θ2, θ3และθ4เป็นมุมเฟส ผลคูณของอิมพีแดนซ์ทั้งหมดจะต้องดำเนินการในรูปแบบเชิงขั้วซึ่งขนาดทั้งหมดได้รับการคูณและควรเพิ่มมุมเฟส

ที่นี่สะพานจะต้องมีความสมดุลสำหรับทั้งขนาดเงื่อนไขและมุมเฟส จากสมการข้างต้นสองเงื่อนไขที่จะเป็นที่พอใจสำหรับความสมดุลของสะพาน การวัดขนาดของทั้งสองด้านให้เท่ากันเราจะได้เงื่อนไขขนาดเป็น

Z1.Z4 = Z2.Z3

และมุมเฟสด้วย, θ1 + θ4 = θ2 + θ3

มุมเฟสคือ + ve อิมพีแดนซ์อุปนัยและ –ve สำหรับอิมพีแดนซ์คาปาซิทีฟ

การก่อสร้างและการทำงานของสะพาน Andersons

Anderson’s Bridge เป็นสะพาน A.C ที่ใช้วัดการเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวด ช่วยในการวัดความเหนี่ยวนำของขดลวด ใช้ตัวเก็บประจุมาตรฐาน และตัวต้านทาน ไม่จำเป็นต้องมีการปรับสมดุลของสะพานซ้ำ ๆ เป็นการดัดแปลง Maxwell’s Bridge ซึ่งค่าของการเหนี่ยวนำในตัวเองยังได้จากการเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุมาตรฐาน การเชื่อมต่อดังแสดงด้านล่าง

การก่อสร้างและการทำงานของสะพาน Andersons

แขนข้างหนึ่งของสะพานประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จัก Lx ซึ่งมีความต้านทานที่ทราบในอนุกรมกับ Lx ความต้านทาน R1 นี้รวมถึงความต้านทานของ ตัวเหนี่ยวนำ . Capacitance C เป็นตัวเก็บประจุมาตรฐานที่มี r, R2, R3 และ R4 ไม่เป็นอุปนัย

สมการสมดุลของสะพานคือ

i1 = i3 และ i2 = i4 + i_ค,

V2 = i2.R3 และ V3 = i3.R3

V1 = V2 + ic.r และ V4 = V3 + ผม _ค ร

V1 = i1.R1 + i1.ω.L1และ V4 = i4.R4

ตอนนี้แรงดันไฟฟ้า V ถูกกำหนดโดย

จากวงจรข้างต้น R2, R4 และหายากในรูปดาวซึ่งถูกเปลี่ยนเป็นรูปเดลต้าที่เท่ากันเพื่อค้นหาสมการสมดุลของสะพานดังแสดงในรูปด้านล่าง

องค์ประกอบในเดลต้าที่เทียบเท่าจะได้รับจาก

R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4

R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2

R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r

ตอนนี้ R7 ปัดแหล่งที่มาและด้วยเหตุนี้จึงไม่ส่งผลต่อสภาวะสมดุล ดังนั้นโดยการละเลย R7 และจัดเรียงเครือข่ายใหม่ตามรูปด้านบน (b) เราจะได้รับ Maxwell inductance bridge

ดังนั้นสมการสมดุลจึงถูกกำหนดโดย

Lx = CR3R5 และ

R1 = R3. (R5 / R6)

แทนที่ค่าของ R5 และ R6 เราจะได้

หากตัวเก็บประจุที่ใช้ไม่สมบูรณ์ค่าของการเหนี่ยวนำจะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ค่าของ R1 จะเปลี่ยนไป นอกจากนี้ยังสามารถใช้วิธีบริดจ์ของแอนเดอร์สันในการวัดตัวเก็บประจุ C ได้หากมีการปรับเทียบความเหนี่ยวนำ

สมการข้างต้นที่เราได้มานั้นซับซ้อนกว่าที่เราได้รับในสะพาน Maxwell ในการสังเกตสมการข้างต้นเราสามารถพูดได้ง่าย ๆ ว่าเพื่อให้ได้มาซึ่งการบรรจบกันของความสมดุลได้ง่ายขึ้นเราควรทำการปรับ R1 และ r แบบอื่นในบริดจ์ของแอนเดอร์สัน

ตอนนี้ให้เราดูว่าเราจะได้รับค่าของตัวเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จักโดยการทดลองได้อย่างไร ในตอนแรกตั้งค่าความถี่กำเนิดสัญญาณที่ช่วงเสียง ตอนนี้ปรับ R1 และ r เพื่อให้หูฟัง (ตัวตรวจจับค่าว่าง) ให้เสียงต่ำสุด วัดค่าของ R1 และ r (ได้รับหลังจากการปรับเปลี่ยนเหล่านี้) ด้วยมัลติมิเตอร์ ใช้สูตรที่เราได้มาข้างต้นเพื่อหาค่าของการเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จัก การทดลองสามารถทำซ้ำได้ด้วยค่าที่แตกต่างกันของตัวเก็บประจุมาตรฐาน

ข้อดีของสะพาน Andersons

• ใช้ตัวเก็บประจุแบบคงที่ในขณะที่สะพานอื่น ๆ ใช้ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน
• สะพานนี้ใช้สำหรับกำหนดค่าความเหนี่ยวนำในช่วงมิลลิเมตรได้อย่างแม่นยำ
• สะพานนี้ยังให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำสำหรับการกำหนดความจุในแง่ของการเหนี่ยวนำ
• สะพานนั้นง่ายต่อการปรับสมดุลจากจุดบรรจบเมื่อเทียบกับสะพานของ Maxwell ในกรณีที่ค่า Q ต่ำ

ข้อเสียของสะพาน Andersons

• มีความซับซ้อนมากกว่าสะพานอื่น ๆ ในแง่ของจำนวนส่วนประกอบที่ใช้
• สมการสมดุลยังมีความซับซ้อนในการได้มา
• สะพานไม่สามารถป้องกันได้ง่ายเนื่องจากมีจุดเชื่อมต่อเพิ่มเติมเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบของความจุที่หลงทาง

การใช้งาน Andersons Bridge

• ใช้วัดการเหนี่ยวนำตัวเองของขดลวด (L)
• เพื่อหาค่าของรีแอคแตนซ์อุปนัย (XL) ของขดลวดที่ความถี่เฉพาะ

จากข้อมูลข้างต้นในที่สุดเราสามารถสรุปได้ว่าสะพาน Andersons เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการประยุกต์ใช้ในการวัดการเหนี่ยวนำตัวเองจากไมโครเฮนรีเพียงไม่กี่ตัวไปจนถึงเฮนรีหลายตัวอย่างแม่นยำ เราหวังว่าคุณจะเข้าใจแนวคิดนี้ดีขึ้น นอกจากนี้ข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับแนวคิดนี้หรือถึง ดำเนินโครงการไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ โปรดให้ข้อเสนอแนะที่มีค่าของคุณโดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณ แอปพลิเคชันของสะพาน AC คืออะไร?