ELWE(THAILAND) หนา 1

1 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง บทท 5

รหสวชา 2104 - 2202

บทท 5

วงจรบรดจ วตถประสงค

1. อธบายหลกการวงจรบรดจสมดลยและไมสมดลยได 2. คานวณวงจรวงจรบรดจได

5-1 วงจรบรดจ

วงจรบรดจกระแสตรง(DC Bridge) เปนวงจรโครงขายชนดหนง ทมลกษณะเฉพาะตว ใชสาหรบการวดคาความตานทานทไมทราบคา โดยใชหลกการเปรยบเทยบคาความตานทาน (R) ททราบคาแลว กบคา R ทตองการทราบ

คา และใชสภาวะสมดลของวงจรบรดจเปนตวบอกคาทตองการทราบ นอกจากนยงมวงจรบรดจกระแสสลบ(AC Bridge) ซงจะไมกลาวถงในบทเรยนน วงจรบรดจกระแสตรงประเภททใชในปจจบน เรยกวา วทสโตนบรดจ ( Wheatstone Bridge ) ผคนพบความสมพนธนคอ Sir Charles Wheatstone (1843) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ วงจรบรดจกระแสตรง ประกอบดวย

1) ตวตานทานทตอขนานกน 2 สาขา แตละสาขามตวตานทานตออนกรมกน จานวน 2

ELWE(THAILAND) หนา 2

2 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง บทท 5

รหสวชา 2104 - 2202 2) แหลงจายแรงดนไฟฟากระแสตรง 3) แอมปมเตอรหรอเครองวดกระแสไฟฟาอนๆ ตอกงกลางของบรดจ เมอ

บรดจสมดลกระแสไฟฟาจะเปนศนย แตถาบรดจไมสมดลกระแสไฟฟาจะไมเปนศนย

รปท 5-1 แสดงวงจรบรดจกระแสตรง วงจรบรดจสมดล (Balanced Bridge) เมอวงจรบรดจอยในสภาวะสมดลจะไมมกระแสไฟฟาไหลผานแอมปมเตอร กระแสไฟฟาเทากบศนย ในสภาวะสมดลจะเหนวา แรงดนตกครอม R2 และ R4 เทากน และสดสวนของคาความตานทานแตละสาขาจะเทากน จงไดสมการดงน

รปท 5-2 วงจรบรดจสมดล

ELWE(THAILAND) หนา 3

3 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง บทท 5

รหสวชา 2104 - 2202

VR2 = VR4 IR2xR2 = IR4xR4

221

RRR

E+ = 4

43

RRR

E+

R2(R3+R4) = R4(R1+R2) R2R3 = R4R1

ดงนนเมอบรดจสมดลจะไดสมการคอ 4

3

2

1

RR

RR

=

วงจรบรดจไมสมดล (Unbalanced Bridge) กรณทบรดจไมสมดล เกดจากสดสวนของคาความตานทานแตละสาขานนไมเทากน จงทาใหมกระแสไหลผานแอมปมเตอร หรอกระแสทผานแอมปมเตอรมากกวา

ศนยดงรปท 5-3 เมอคา R1 เปลยนเปน 4Ω ทาใหกระแสผานแอมปมเตอรเทากบ 327.272mA

รปท 5-3 วงจรบรดจไมสมดล

ELWE(THAILAND) หนา 4

4 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง บทท 5

รหสวชา 2104 - 2202

ดงนนเมอบรดจไมสมดลจะไดสมการคอ 4

3

2

1

RR

RR

=

ตวอยางท 5-1 จากวงจรรปท 5-4

1. วงจรบรดจนสมดลหรอไม เพราะเหตใด 2. จงหาคาความตานทาน R2 เมอปรบคา R4 ไปท 40% ของคา R4

รปท 5-4 ตอบ 1. วงจรบรดจนสมดล เพราะวา กระแสทแอมปมเตอร(U1) ทอยกงกลางบรดจเทากบศนย

2. เมอบรดจสมดล ดงนน 4

3

2

1

RR

RR

=

3

142 R

RRR =

Ω=ΩΩΩ

= 4050

)50(402R

ELWE(THAILAND) หนา 5

5 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง บทท 5

รหสวชา 2104 - 2202

ตวอยางท 5-2 จากวงจรรปท 5-5 1. วงจรบรดจนสมดลหรอไม เพราะเหตใด 2. จงหาคาแรงดนตกคอม R5

รปท 5-5 ตอบ 1. วงจรบรดจนไมสมดล เพราะวา กระแสทแอมปมเตอร(A1) ทอยกงกลางบรดจเทากบ 0.118A

หรออาจสงเกตไดจากคา 25.15040,25.0

20050

4

3

2

1 ====RR

RR

ซงไมเทากนแสดงวาบรดจไมสมดล 2.แรงดนตกคอม R5 VR5=I5R5VR5=0.118A10Ω=1.18V

สามารถเขาไปใชโปรแกรมจาลองการคานวณคา วงจรบรดจไดท http://www.indiabix.com/electronics-circuits/wheatstone-bridge/ http://www.electronics2000.co.uk/calc/wheatstone-bridge-calculator.php https://www.circuitlab.com/circuit/8f7u58/wheatstone-bridge-simulator/

ELWE(THAILAND) หนา 6

6 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง บทท 5

รหสวชา 2104 - 2202

แบบฝกหดบทท 5 วงจรบรดจ

จงเลอกคาตอบทถกตองทสดเพยงคาตอบเดยว จากรปตอไปนใชตอบคาถามขอ 1–4

1. ถาวงจรบรดจนสมดล Ra=100Ω,Rb=72Ω,R1=18Ω คา R2= ………….Ω ก. 11.98 ข. 12.56 ค. 12.96 ง. 14.12

2. ถาวงจรบรดจนม Ra=100Ω,Rb=72Ω,R1=18Ω คา R2= 100Ω วงจรนสมดลหรอไม ก. สมดล ข. ไมสมดล

3. ถาวงจรบรดจนม Ra=100Ω,Rb=72Ω,R1=18Ω คา R2= 100Ω และ

VS=10V คาแรงดน V12 = ขอใด ก. 4.298 V ข. 4.512 V ค.4.500 V ง. 5.624 V

4. ถาวงจรบรดจนสมดล และ VS=18V คาแรงดน V12 = ขอใด

ก. 4.3 V ข. 4.0 V ค.0.5 V ง. 0.00 V

ELWE(THAILAND) หนา 7

7 วชา วงจรไฟฟากระแสตรง บทท 5

รหสวชา 2104 - 2202

จากรปตอไปนใชตอบคาถามขอ 5–8

5. คาแรงดน VD = ……………………..V

ก. 7.2 ข. 9.6 ค. 7.5 ง. 8.4 6. คาแรงดน VB = ……………………..V ก. 2.4 ข. 7.5 ค. 9.6 ง. 0.0 7. คาแรงดน VAD = ……………………..V ก. 2.4 ข. 3.5 ค. 4.5 ง. 0.0 8. คาแรงดน VG = ……………………..V ก. 2.4 ข. 3.5 ค. 4.5 ง. 0.0