หนวยท 14 วงจรบรดจ

(Bridge Circuit)

สาระส าคญ

วงจรบรดจ(Bridge Circuit) เปนวงจรทใชหาคาความตานทานของตวตานทานทไมทราบคา ลกษณะของวงจรประกอบดวยตวตานทานทงหมด 4 ตว โดยตวตานทานจะตออนกรมกน 2 ตว จ านวน 2 ชด แลวคอยน าทงสองชดนมาตอขนานกน และมกลวานอมเตอรตออยกงกลางระหวางตวตานทานทงสองชดเพอท าหนาทวดกระแสไฟฟาทไหลผาน วงจรบรดจทนยมใชในไฟฟากระแสตรง คอ วทสโตนบรดจ (Wheatstone Bridge) วงจรบรดจแบงออกเปน 2 ชนด คอ วงจรบรดจแบบสมดล และวงจรบรดจแบบไมสมดล

สาระการเรยนร

1. วงจรบรดจแบบสมดล 2. วงจรบรดจแบบไมสมดล

ผลการเรยนรทคาดหวง

1. เพอใหสามารถบอกหลกการของวงจรบรดจได 2. เพอใหสามารถหาคาความตานทานทไมทราบคาใชหลกการของวงจรบรดจได 3. เพอใหสามารถหาคาความตานทานในวงจรบรดจแบบสมดลและไมสมดลได

14.1 วงจรบรดจสมดล (Balance Bridge Circuit)

วงจรบรดจ เปนวงจรทใชหาคาความตานทานของตวตานทานทไมทราบคาในวงจร ลกษณะ ของวงจรประกอบดวยตวตานทาน 4 ตว โดยตวตานทานจะตออนกรมกน 2 ตว จ านวน 2 ชด แลวคอยน าทงสองชดนมาตอขนานกน และมกลวานอมเตอร )(G ตออยกงกลางระหวางตวตานทานทงสองชดเพอท าหนาทวดกระแสไฟฟาทไหลผาน วงจรบรดจไฟฟากระแสตรงทนยมใชงาน คอ วตสโตนบรดจ

รปท 14.1 แสดงวงจรบรดจแบบวตสโตน

จากรปท 14.1 เปนวงจรบรดจแบบวตสโตน ซงประกอบดวยตวตานทานตออนกรมกน 2 ตว จ านวน 2 ชด คอ 1R ตออนกรมกบ 3R และ 2R ตออนกรมกบ XR ทงสองชดนตอรวมกนเปนวงจรขนาน พรอมทงมกลวานอมเตอรตออยตรงกลาง ซงกลวานอมเตอรนจะเปนตวแสดงผลสภาวะของวงจรวามลกษณะเปนอยางไร โดยถาเขมของกลวานอมเตอรชตรงต าแหนงศนย เราจะเรยกวา บรดจแบบสมดล ในสภาวะสมดล คาแรงดนทจด A จะเทากบจด B นนคอไมมกระแสไฟฟาไหลผานกลวานอมเตอร และจะไมมแรงดนตกครอมทจดน เมอเปนเชนนท าใหแรงดนตกครอม 1R )(

1RV เทากบแรงดน

ตกครอม 2R )(2

RV และ แรงดนตกครอม 3R )(3

RV เทากบแรงดนตกครอม XR )(X

RV นนคอ

21 RR VV ………………………(14.1)

จากกฎของโอหม 2211 RIRI ………………………(14.2)

+

- G E

1R 2R

3R XR

1I 2I A B

และ XRR VV

3 ……………………(14.3)

จากกฎของโอหม XRIRI 231 ……………………(14.4)

น าสมการท 14.4 หารดวยสมการ 14.2 จะได

31

11

RI

RI

= XRI

RI

2

22

3

1

R

R = XR

R2

จะได 1

32

R

RRRX

………………………(14.5)

14.2 วงจรบรดจไมสมดล (Balance Bridge Circuit)

วงจรบรดจแบบไมสมดล เกดจากกระแส 1I ไมเทากบคา 2I หรอแรงดนทตกครอม 1R ไม เทากบ 2R และแรงดนตกครอม 3R ไมเทากบ XR นนคอแรงดนระหวางจด A และจด B กจะไมเทากนดวย ลกษณะเชนนจะท าใหมกระแสไหลผานกลวานอมเตอร

รปท 14.2 แสดงวงจรบรดจแบบไมสมดล

+

- G E

1R 2R

3R XR

1I 2I A B

ตวอยางท 14.1 จากวงจรบรดจทก าหนดให ถาบรดจอยในสภาวะสมดลจงหาคาความตานทาน 4R

รปท 14.3 วธท า

จากวงจรเมอบรดจอยในสภาวะสมดล สามารถเขยนเปนสมการไดดงน

3

1

R

R = 4

2

R

R

หาคา 1

32

4R

RRR

แทนคา

20

50304R 75

+

- G E 24V

1R 20 2R 30

3R 50 4R

1I 2I A B

ตวอยางท 14.2 จากวงจรบรดจทก าหนดให ถาบรดจอยในสภาวะสมดลจงหาคาความตานทาน 2R และ 4R (ก าหนด 1I =0.5A)

รปท 14.4 วธท า

เมอบรดจอยในสภาวะสมดล สามารถจะมกระแสไหลผาน 2R และ 4R ไดจาก

12 III

แทนคา AAI 5.022

AI 5.12 หาคา 2R ไดจาก

21 RR VV

หรอ 2211 RIRI

แทนคา 25.0205.1 RAA

A

AR

5.0

205.12

602R

+

- G E

1R 20 2R

3R 50 4R

1I =0.5A 2I A B

AI 2

หาคา 4R ไดจาก 43 RR VV

หรอ 4231 RIRI

แทนคา 45.0505.1 RAA

A

AR

5.0

505.14

1504R

ดงนน 602R และ 1504R ตอบ