อดีตเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าได้รับการแนะนำโดย Johann Schweigger ในปี พ.ศ. 2363 Andre Marie Ampere ได้พัฒนาอุปกรณ์เช่นกัน การออกแบบในอดีตช่วยเพิ่มผลกระทบของสนามแม่เหล็กที่ได้รับการพัฒนาโดยกระแสผ่านการเปลี่ยนลวดจำนวนมาก ดังนั้นอุปกรณ์เหล่านี้จึงถูกเรียกว่าตัวคูณเนื่องจากมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันเกือบทั้งหมด แต่คำว่า กัลวาโนมิเตอร์ ได้รับความนิยมมากขึ้นในปี 1836 หลังจากนั้นด้วยการปรับปรุงและการพัฒนามากมายกัลวาโนมิเตอร์ประเภทต่างๆก็เริ่มมีขึ้น และประเภทหนึ่งคือ“ Ballistic Galvanometer” บทความนี้อธิบายหลักการทำงานโครงสร้างการใช้งานและข้อดีอย่างชัดเจน
Ballistic Galvanometer คืออะไร?
Ballistic Galvanometer เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการประเมินปริมาณการไหลของประจุที่พัฒนามาจากฟลักซ์แม่เหล็ก อุปกรณ์นี้เป็นเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีความละเอียดอ่อนซึ่งเรียกว่ากัลวาโนมิเตอร์แบบกระจก ในทางตรงกันข้ามกับกัลวาโนมิเตอร์วัดทั่วไปส่วนที่เคลื่อนที่ของอุปกรณ์จะมีโมเมนต์เฉื่อยมากกว่าดังนั้นจึงให้การสั่นเป็นเวลานาน มันทำงานอย่างแท้จริงในฐานะผู้รวมคำนวณจำนวนประจุที่ถูกขับออกจากมัน ซึ่งอาจจะเป็นแม่เหล็กเคลื่อนที่หรือเหมือนขดลวดเคลื่อนที่
หลักการทำงาน
หลักการที่อยู่เบื้องหลัง เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าขีปนาวุธทำงาน คือการวัดปริมาณประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดแม่เหล็กซึ่งจะทำให้ขดลวดเคลื่อนที่ เมื่อมีการไหลของประจุไฟฟ้าทั่วขดลวดจะทำให้ ปัจจุบัน ค่าเนื่องจากแรงบิดที่สร้างขึ้นในขดลวดและแรงบิดที่พัฒนาขึ้นนี้จะทำงานในช่วงเวลาที่สั้นลง
การก่อสร้าง Ballistic Galvanometer
ผลของเวลาและแรงบิดให้แรงสำหรับขดลวดจากนั้นขดลวดจะได้รับคือการเคลื่อนที่แบบหมุน เมื่อพลังงานจลน์เริ่มต้นของขดลวดถูกใช้สำหรับการทำงานโดยสิ้นเชิงขดลวดจะเริ่มออกเพื่อไปยังตำแหน่งจริง ดังนั้นขดลวดจึงแกว่งไปมาในสนามแม่เหล็กและจากนั้นการโก่งตัวจะถูกระบุลงจากจุดที่อาจวัดประจุได้ ดังนั้นหลักการของอุปกรณ์ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการโก่งตัวของขดลวดที่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับจำนวนประจุที่ไหลผ่าน
การก่อสร้าง Ballistic Galvanometer
การสร้างกัลวาโนมิเตอร์แบบขีปนาวุธนั้นเหมือนกับกัลวาโนมิเตอร์แบบขดลวดเคลื่อนที่และประกอบด้วยคุณสมบัติสองประการซึ่ง ได้แก่ :
- อุปกรณ์มีการสั่นที่ไม่ได้รับการกระแทก
- นอกจากนี้ยังมีน้อยมาก แม่เหล็กไฟฟ้า การทำให้หมาด ๆ
เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าแบบขีปนาวุธมาพร้อมกับลวดทองแดงซึ่งจะถูกรีดผ่านกรอบที่ไม่นำไฟฟ้าของอุปกรณ์ ฟอสฟอรัสบรอนซ์ในกัลวาโนมิเตอร์จะหยุดขดลวดซึ่งอยู่ระหว่างขั้วแม่เหล็ก สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของฟลักซ์แม่เหล็กแกนเหล็กจะอยู่ภายในขดลวด
ส่วนด้านล่างของขดลวดเชื่อมต่อกับสปริงซึ่งให้แรงบิดในการฟื้นฟูสำหรับขดลวด เมื่อมีการไหลของประจุไฟฟ้าผ่านเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าแบบขีปนาวุธขดลวดจะมีการเคลื่อนที่และพัฒนาอิมพัลส์ แรงกระตุ้นของขดลวดมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการไหลของประจุ การอ่านค่าที่แม่นยำในอุปกรณ์ทำได้โดยการใช้ขดลวดที่เก็บโมเมนต์เฉื่อยที่เพิ่มขึ้น
ช่วงเวลาแห่งความเฉื่อยแสดงว่าร่างกายต่อต้านการเคลื่อนไหวเชิงมุม เมื่อมีโมเมนต์เฉื่อยเพิ่มขึ้นในขดลวดความผันผวนจะมากขึ้น ดังนั้นเนื่องจากการอ่านที่แม่นยำนี้สามารถทำได้
ทฤษฎีโดยละเอียด
ทฤษฎีโดยละเอียดของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าแบบ ballistic สามารถอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้ เมื่อพิจารณาจากตัวอย่างด้านล่างนี้จะสามารถทราบทฤษฎีได้
ให้เราพิจารณาขดลวดรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีจำนวนรอบ ‘N’ ซึ่งถูกเก็บไว้ในสนามแม่เหล็กคงที่ สำหรับขดลวดความยาวและความกว้างคือ 'l' และ 'b' ดังนั้นพื้นที่ของขดลวดคือ
ก = l ×ข
เมื่อมีกระแสไหลผ่านขดลวดแรงบิดจะถูกพัฒนาขึ้น ขนาดของ แรงบิด ให้โดยτ = NiBA
ให้เราสมมติว่าการไหลของกระแสไฟฟ้าในขดลวดในแต่ละช่วงเวลาที่น้อยที่สุดคือ dt ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงของกระแสจึงแสดงเป็น
τ dt = NiBA dt
เมื่อมีกระแสไหลผ่านขดลวดในช่วงเวลา 't' วินาทีค่าจะแสดงเป็น
ʃ0tτ dt = NBA ʃ0tidt = NBAq
โดยที่ ‘q’ คือจำนวนประจุทั้งหมดที่ไหลผ่านขดลวด โมเมนต์เฉื่อยที่มีอยู่สำหรับขดลวดแสดงเป็น 'I' และความเร็วเชิงมุมของขดลวดจะแสดงเป็น 'ω' นิพจน์ด้านล่างแสดงโมเมนตัมเชิงมุมของขดลวดและเป็นlω มันคล้ายกับแรงดันที่กระทำกับขดลวด เราจะได้โดยการคูณสองสมการข้างต้น
lw = NBAq
นอกจากนี้พลังงานจลน์ของขดลวดจะมีการโก่งที่มุม 'ϴ' และการโก่งจะกลับคืนมาโดยใช้สปริง มันแสดงโดย
การคืนค่าแรงบิด = (1/2) คสอง
ค่าพลังงานจลน์ = (1/2) ลสอง
เนื่องจากแรงบิดในการคืนตัวของคอยล์คล้ายกับการโก่งตัวแล้ว
(1/2) คสอง= (1/2) ลสอง
คสอง= lwสอง
นอกจากนี้การสั่นเป็นระยะของขดลวดจะแสดงดังต่อไปนี้
T = 2∏√ (ล. / ค)
ทีสอง= (4∏สองล. / ค)
(ตสอง/ 4∏สอง) = (ล. / ค)
(cTสอง/ 4∏สอง) = ล
สุดท้าย (ctϴ / 2∏) = lw = NBAq
q = (ctϴ) / NBA2∏
q = [(ct) / NBA2∏] * ϴ)
สมมติว่า k = [(ct) / NBA2∏
จากนั้น q = k ϴ
ดังนั้น 'k' คือระยะคงที่ของกัลวาโนมิเตอร์แบบขีปนาวุธ
การสอบเทียบกัลวาโนมิเตอร์
การสอบเทียบกัลวาโนมิเตอร์เป็นแนวทางในการทราบค่าคงที่ของอุปกรณ์โดยใช้วิธีการที่ใช้ได้จริง นี่คือสองวิธีของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าแบบขีปนาวุธ ได้แก่
- ผ่านก ตัวเก็บประจุ
- ผ่านการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน
การสอบเทียบโดยใช้ Capacitor
ค่าคงที่ของกัลวาโนมิเตอร์แบบ ballistic เป็นที่ทราบกันโดยใช้ค่าการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุ ด้านล่าง แผนภาพกระแสไฟฟ้าขีปนาวุธ การใช้ตัวเก็บประจุแสดงการสร้างวิธีนี้
การสอบเทียบโดยใช้ Capacitor
การก่อสร้างรวมกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ไม่รู้จัก 'E' และสวิตช์เสา 'S' เมื่อสวิตช์เชื่อมต่อกับเทอร์มินัลที่สองตัวเก็บประจุจะย้ายไปที่ตำแหน่งชาร์จ ในทำนองเดียวกันเมื่อสวิตช์เชื่อมต่อกับเทอร์มินัลแรกตัวเก็บประจุจะย้ายไปยังตำแหน่งการคายประจุโดยใช้ตัวต้านทาน ‘R’ ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับกัลวาโนมิเตอร์ การคายประจุนี้ทำให้เกิดการโก่งตัวในขดลวดที่มุม 'ϴ' ด้วยสูตรด้านล่างนี้สามารถทราบค่าคงที่ของกัลวาโนมิเตอร์ได้
Kq = (ถาม / ϴ1) = CE / ϴ1 วัดเป็นคูลอมบ์ต่อเรเดียน
การสอบเทียบโดยใช้การเหนี่ยวนำร่วมกัน
วิธีนี้ต้องการขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิและค่าคงที่ของกัลวาโนมิเตอร์จะคำนวณค่าร่วมกัน การเหนี่ยวนำ ของขดลวด ขดลวดแรกได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายแรงดันที่ทราบ เนื่องจากการเหนี่ยวนำร่วมกันจะมีการพัฒนาของกระแสไฟฟ้าเป็นวงจรที่สองและใช้สำหรับการสอบเทียบของกัลวาโนมิเตอร์
การสอบเทียบโดยใช้การเหนี่ยวนำร่วมกัน
แอพพลิเคชั่น Ballistic Galvanometer
แอปพลิเคชั่นบางส่วน ได้แก่ :
- ทำงานในระบบควบคุม
- ใช้ในการแสดงเลเซอร์และการแกะสลักด้วยเลเซอร์
- ใช้สำหรับทราบการวัดแสงด้วยวิธีการวัดแสงของกล้องฟิล์ม
ทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับแนวคิดโดยละเอียดของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าแบบ ballistic อธิบายอย่างชัดเจนเกี่ยวกับการทำงานของอุปกรณ์การสร้างการสอบเทียบการใช้งานและแผนผัง สิ่งที่สำคัญกว่าคือต้องรู้ว่าประเภทใดบ้างในเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าแบบขีปนาวุธและ ข้อดีของเครื่องวัดกระแสไฟฟ้าแบบ ballistic เหรอ?
