สะพานคือ วงจรไฟฟ้า ที่ประกอบด้วยสามกิ่งที่เชื่อมต่อกันที่จุดร่วมและการเชื่อมต่อกลางซึ่งปัจจุบันสามารถปรับเปลี่ยนได้ ส่วนใหญ่จะใช้ในห้องปฏิบัติการไฟฟ้าเพื่อวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆและในการใช้งานเช่นการกรอง เชิงเส้นและไม่เชิงเส้น ฯลฯ สะพาน แบ่งออกเป็นสองประเภทคือสะพาน DC เช่น Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge และ AC bridges เช่น Inductance, Capacitance, Frequency สำหรับการวัดค่าความต้านทานเล็กน้อยเช่น 1 โอห์มเราสามารถใช้โอห์มมิเตอร์หรือวีทสโตนบริดจ์ก็ได้ แต่ในกรณีที่ค่าความต้านทานน้อยกว่า 1 โอห์มจะวัดได้ยาก ดังนั้นเราจึงลดค่าที่ต่ำกว่าของตัวต้านทานที่ไม่รู้จักตัวต้านทานความแม่นยำ 2 ตัวและแอมป์มิเตอร์กระแสสูงเพื่อสร้างตัวต้านทานสี่ขั้วโดยที่กระแสไหลผ่านวงจรจากนั้นสามารถวัดแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานได้โดยใช้ a กัลวาโนมิเตอร์ ซึ่งรวมกันเป็นตัวต้านทานสี่ขั้วที่เรียกว่าสะพานเคลวิน
Kelvin Double Bridge คืออะไร?
คำจำกัดความ: สะพานเคลวินหรือสะพานคู่เคลวินเป็นเวอร์ชันแก้ไขของ สะพานวีทสโตน ซึ่งสามารถวัดค่าความต้านทานในช่วงระหว่าง 1 ถึง 0.00001 โอห์มด้วยความแม่นยำสูง ได้รับการตั้งชื่อเนื่องจากใช้แขนอัตราส่วนอื่นและกัลวาโนมิเตอร์เพื่อวัดค่าความต้านทานที่ไม่รู้จัก การทำงานพื้นฐานของสะพานคู่เคลวินสามารถเข้าใจได้จากโครงสร้างพื้นฐานและการทำงานของสะพานเคลวิน
หลักการของสะพานเคลวิน
สะพานวีทสโตนใช้ในการวัดความต้านทานที่เท่ากับหรือมากกว่า 1 - โอห์ม แต่ถ้าเราต้องการวัดความต้านทานที่ต่ำกว่า 1 - โอห์มจะเป็นเรื่องยากเนื่องจากตะกั่วที่เชื่อมต่อกับกัลวาโนมิเตอร์จะเพิ่มความต้านทานของอุปกรณ์ตาม ด้วยความต้านทานของโอกาสในการขายที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในการวัดค่าความต้านทานที่แท้จริง ดังนั้นเพื่อที่จะเอาชนะปัญหานี้เราสามารถใช้สะพานดัดแปลงที่เรียกว่าสะพานเคลวิน
การหาค่าความต้านทานที่ไม่รู้จัก
สะพานเคลวินมีความต้านทาน“ r” ซึ่งเชื่อมต่อ“ R” (ไม่ทราบ ตัวต้านทาน ) ไปยังตัวต้านทานมาตรฐาน“ S” ค่าความต้านทานสามารถดูได้ในกัลวาโนมิเตอร์ (จาก“ m ถึง n”) หากตัวชี้ในกัลวาโนมิเตอร์แสดงที่“ m” หมายความว่าค่าความต้านทานน้อยและถ้าตัวชี้แสดงที่“ n” หมายความว่าค่าความต้านทานสูง ดังนั้นโดยการเชื่อมต่อกัลวาโนมิเตอร์กับ 'm และ n' เราจึงเลือกจุดกลาง 'd' ในสะพานเคลวินตามที่แสดงในรูป
สะพานเคลวิน
ค่าของความต้านทานสามารถคำนวณได้ดังนี้
r1 / r2 = P / Q ………… (1)
R + r1 = (P / Q) * (S + r2)
จาก 1
r 1 / (r1 + r2) = P / (P + Q)
r1 = [P / (P + Q)] .r
เรารู้ว่า r1 + r2 = r
r2 = [Q / (P + Q)] .r
R + [P / (P + Q)] * r = P / Q [S + (Q / (P + Q) * r)]
R = (P / Q) * ส…………. (2)
จากสมการข้างต้นเราสามารถพูดได้ว่าการเชื่อมต่อกัลวาโนมิเตอร์ที่จุด“ d” จะไม่มีผลในการวัดค่าความต้านทานที่แท้จริง แต่ข้อเสียเพียงประการเดียวของกระบวนการนี้คือการใช้งานได้ยากดังนั้นเราจึงใช้ สะพานคู่เคลวินสำหรับการรับค่าความต้านทานต่ำที่แม่นยำ
แผนภาพวงจรของสะพานเคลวินคู่
การสร้างสะพานคู่เคลวินคล้ายกับสะพานหินข้าวสาลี แต่ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือประกอบด้วย 2 แขน 'P & Q', 'p & q' โดยที่แขน 'p & q' เชื่อมต่อกับปลายด้านหนึ่งของ กัลวาโนมิเตอร์ที่“ d” และ“ P & Q” เชื่อมต่อกับปลายอีกด้านหนึ่งของกัลวาโนมิเตอร์ที่ 'b' การเชื่อมต่อนี้ช่วยลดผลกระทบของการเชื่อมต่อตะกั่วและตัวต้านทานที่ไม่รู้จัก R & ตัวต้านทานมาตรฐาน S วางอยู่ระหว่าง” m และ n” และ“ a และ c”
เคลวินดับเบิลบริดจ์เซอร์กิต
ที่มา
อัตราส่วน p / q = P / Q,
ภายใต้สภาวะสมดุลปัจจุบันในกัลวาโนมิเตอร์ = 0
ความต่างศักย์ที่ a & b = แรงดันตกระหว่าง Eamd
Eab = [P / P + Q] Eac
Eac = I [R + S + [(p + q) r] / [p + q + r]] ………… (3)
Eamd = I [R + (p / (p + q)) * {(p + q) r / (p + q + r)}]
Eac = ฉัน [p r / (p + q + r)] ……… (4)
เมื่อกัลวาโนมิเตอร์แสดงศูนย์แล้ว
( P / P + Q) * ฉัน [R + (p / (p + q)) * {(p + q) r / (p + q + r)}] = I [pr / (p + q + r) ]
R = (P / R) * S + p r / (p + q + r) [(P / Q) - (p / q)]
เรารู้ว่า P / Q = p / q
R = (P / Q) * ส……. (5)
เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่สมบูรณ์แบบควรรักษาอัตราส่วนแขนให้เท่ากันและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเทอร์โม - ไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำในสะพานในขณะที่อ่านค่าสามารถลดลงได้โดยการเปลี่ยนขั้วของการเชื่อมต่อ ดังนั้นค่าความต้านทานที่ไม่ทราบสาเหตุสามารถหาได้จากแขนทั้งสองข้าง โดยทั่วไปจะวัด 1 - 0.00001 โอห์มด้วยความแม่นยำ± 0.05% ถึง± 0.2% เพื่อให้ได้ความไวกระแสไฟฟ้าที่จ่ายควรมีขนาดใหญ่
ข้อดี
ข้อดีคือ
- สามารถวัดค่าความต้านทานได้ในช่วง 0.1 µA ถึง 1.0 A
- การใช้พลังงานน้อยลง
- ง่ายในการก่อสร้าง
- ความไวสูง
ข้อเสีย
ข้อเสียคือ
- เพื่อให้ทราบว่าสะพานสมดุลหรือไม่ใช้เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าที่ละเอียดอ่อน
- เพื่อให้ได้ความไวที่ดีของอุปกรณ์จำเป็นต้องใช้กระแสไฟฟ้าสูง
- การปรับเปลี่ยนด้วยตนเองจะดำเนินการเป็นระยะ ๆ เมื่อจำเป็น
การใช้งาน
การใช้สะพานคู่เคลวินคือ
- ใช้เพื่อวัดความต้านทานที่ไม่รู้จักของสายไฟ
คำถามที่พบบ่อย
1). สะพานประเภทต่างๆมีอะไรบ้าง?
โดยปกติสะพานจะแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ สะพาน DC (สะพานวีทสโตน, สะพานเคลวินดับเบิล, สะพานเมกะโอห์ม) และสะพาน AC (ตัวเหนี่ยวนำ, ความจุ, ความถี่)
2). เหตุใดจึงใช้สะพานคู่เคลวิน
สะพานคู่เคลวินเป็นรูปแบบของสะพานวีทสโตนที่ปรับเปลี่ยนซึ่งใช้ในการวัดค่าความต้านทานที่ต่ำกว่าในช่วง 1 ถึง 0.00001 โอห์ม
3). เหตุใดสะพานสองเคลวินจึงใช้ในการวัดความต้านทานต่ำ
ในขณะที่วัดค่าความต้านทานต่ำความต้านทานการสัมผัสและตะกั่วทำให้เกิดข้อผิดพลาดอย่างมีนัยสำคัญในการอ่านดังนั้นเพื่อที่จะเอาชนะข้อผิดพลาดเคลวินสะพานคู่นี้จึงถูกนำมาใช้
4). อะไรคือความแตกต่างระหว่าง Wheatstone และ Kelvin Double Bridge?
สะพานวีทสโตนวัดความต้านทานที่มากกว่าหรือเท่ากับ 1 - โอห์มโดยการปรับสมดุลของวงจรในขณะที่สะพานคู่เคลวินถูกปรับเปลี่ยนรูปแบบของวีทสโตนซึ่งใช้ในการวัดค่าความต้านทานที่ต่ำกว่าในช่วง 1 ถึง 0.00001 โอห์ม
5). เมื่อสะพานสมดุลกระแสไฟฟ้าไหลผ่านกัลวาโนมิเตอร์เท่าไร?
กระแสศูนย์ ‘0’ ไหลผ่านสะพานเมื่อสะพานสมดุล
6). อะไรคือผลของการรับน้ำหนักและความต้านทานการสัมผัสในสะพานเคลวิน?
ไม่มีผลกระทบต่อการรับน้ำหนักและความต้านทานการสัมผัสในสะพานเคลวินเนื่องจากสะพานไม่ขึ้นอยู่กับการรับน้ำหนักและความต้านทานต่อการสัมผัส
7). ความแม่นยำของ Kelvin Double Bridge คืออะไร?
ค่าความต้านทานที่ไม่ทราบสาเหตุสามารถหาได้จากแขนทั้งสองข้างของสะพานคู่เคลวินโดยทั่วไปจะวัดได้ 1- 0.00001 โอห์มโดยมีความแม่นยำ± 0.05% ถึง± 0.2%
สะพานเป็นวงจรไฟฟ้าซึ่งใช้ใน Laborites เพื่อวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ โดยปกติจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ DC (Wheatstone Bridge, Kelvin Double Bridge, Mega Ohm Bridge) และ AC bridges (Inductance, Capacitance, Frequency) บทความนี้ให้ภาพรวมของสะพานคู่เคลวิน a สะพานเคลวิน หรือเคลวินสะพานคู่เป็นสะพานวีทสโตนรุ่นดัดแปลงซึ่งสามารถวัดค่าความต้านทานในช่วงระหว่าง 1 ถึง 0.00001 โอห์มโดยมีความแม่นยำ± 0.05% ถึง± 0.2% ข้อได้เปรียบหลักของสะพานนี้คือสามารถวัดค่าความต้านทานได้แม้เพียงเล็กน้อย
