ระบบสื่อสารที่ทันสมัยใช้สะพานไฟฟ้ากระแสสลับที่มีวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนและอื่น ๆ อีกมากมาย สะพาน AC ประเภทต่างๆที่ใช้ใน วงจรอิเล็กทรอนิกส์ คือสะพาน Maxwell’s สะพาน Maxwell’s Wein สะพาน Anderson , สะพาน Hay, สะพาน Owen, สะพาน De Sauty, สะพาน Schering และสะพาน Wien แม้ว่าจะมีสะพาน AC หลายประเภทสำหรับการวัดปัจจัยคุณภาพของขดลวด แต่ก็ จำกัด อยู่ในช่วงเล็ก ๆ ตัวอย่างเช่น, สะพาน Maxwell ถูก จำกัด ให้วัดปัจจัยคุณภาพที่มากกว่า 10 Hay’s bridge เหมาะสำหรับช่วงปัจจัยคุณภาพ 1 ถึง 10 สะพาน Anderson ใช้ในการวัดค่าการเหนี่ยวนำที่มีตั้งแต่ไมโคร Henry’s ไม่กี่ตัว ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องมีวงจรบริดจ์ซึ่งน่าจะเหมาะกับการวัดตัวเหนี่ยวนำที่หลากหลาย วงจรบริดจ์นั้นเรียกว่าสะพานโอเวนส์

นิยาม Owens Bridge

คำจำกัดความ: วงจรสะพาน Owens ถูกกำหนดให้เป็นสะพาน AC ที่ใช้ในการวัดค่าความเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จักในแง่ของความต้านทานและความจุ โดยปกติจะใช้หลักการเปรียบเทียบ นั่นหมายถึงไม่ทราบค่าที่วัดได้ การเหนี่ยวนำ ค่าถูกเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุมาตรฐานหรือที่รู้จัก วงจรบริดจ์ประเภทนี้ใช้ตัวเก็บประจุมาตรฐานและ ตัวต้านทานตัวแปร สำหรับการกระตุ้น

วงจร Owens Bridge

วงจรสะพาน Owens ประกอบด้วยสี่แขนที่เชื่อมต่อกันในรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสหรือในรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน สัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับและเครื่องตรวจจับโมฆะเชื่อมต่อผ่านทางแยกของแขน แผนภาพวงจรของสะพาน Owens แสดงไว้ด้านล่าง

owens- สะพานวงจร

จากวงจรข้างต้นเราสามารถสังเกตได้ว่า ab, bc, cd และ da เป็นแขนทั้งสี่ที่เชื่อมต่อกันเป็นสะพาน
แขน 'ab' มีการเหนี่ยวนำตัวเองที่ไม่รู้จัก 'L1' พร้อมความต้านทาน 'R1'
แขน 'bc' มีตัวต้านทานบริสุทธิ์ 'R3'
แขนอีกข้าง 'cd' มีตัวเก็บประจุมาตรฐานคงที่ 'C4'
แขนสุดท้าย 'da' มีตัวแปรตัวต้านทานที่ไม่ใช่อุปนัย 'R2' ในชุดที่มีตัวเก็บประจุมาตรฐานตัวแปร 'C2'
เครื่องตรวจจับโมฆะเชื่อมต่อเพื่อทราบสภาวะสมดุลของ วงจรสะพาน .

สะพานของ Owen ที่ปรับเปลี่ยนแล้วมีโวลต์มิเตอร์ควบคู่ไปกับความต้านทานที่เชื่อมต่อกับแขนข้างใดข้างหนึ่ง แอมป์มิเตอร์ยังเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรบริดจ์เพื่อวัด กระแสไฟฟ้ากระแสตรง ในขณะที่สามารถวัดกระแสไฟฟ้ากระแสสลับได้โดยใช้โวลต์มิเตอร์ วงจรดัดแปลงของสะพาน Owens แสดงไว้ด้านล่าง

“ความแตกต่างระหว่างตรรกะเชิงผสมและตรรกะเชิงลำดับ ”

ดัดแปลง-owens-bridge

ทฤษฎีของสะพาน Owens

ทฤษฎีของสะพาน Owens นั้นไม่มีอะไรนอกจากความเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จัก ‘L1’ ถูกเปรียบเทียบกับตัวเก็บประจุ ‘C4’ ที่รู้จักซึ่งเชื่อมต่อกับแขน ‘cd’ ของวงจรบริดจ์ ในสภาวะสมดุลตัวต้านทานที่ไม่ใช่อุปนัย ‘R2’ และตัวเก็บประจุมาตรฐานตัวแปร ‘C2’ สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างอิสระ ดังนั้นจึงไม่มีกระแสไหลผ่านวงจรบริดจ์และจะไม่มีการบันทึกศักย์โดยเครื่องตรวจจับโมฆะ

จากวงจรสะพานโอเวนส์เราสามารถสังเกตได้ว่า

การเหนี่ยวนำตัวเองที่ไม่รู้จัก 'L1'

ตัวต้านทานบริสุทธิ์ ‘R3’ (ความต้านทานแบบไม่เหนี่ยวนำคงที่)

ตัวเก็บประจุมาตรฐานคงที่ 'C4'

ตัวแปรตัวต้านทานที่ไม่ใช่อุปนัย 'R2' ในซีรีส์ที่มีตัวเก็บประจุมาตรฐานตัวแปร 'C2'

เครื่องตรวจจับโมฆะเชื่อมต่อเพื่อทราบสภาวะสมดุลของวงจรบริดจ์

พิจารณาสมการสมดุลของวงจรสะพานกระแสสลับพื้นฐาน

Z1Z4 = Z2Z3

แทนที่อิมพีแดนซ์ของวงจรสะพาน Owens ในสมการข้างต้น

แล้ว

(R1 + jωL1) (1 / jωC4) = (R2 + 1 / jωC2) R3

ตอนนี้แยกคำศัพท์จริงและจินตภาพออกจากสมการด้านบน

เราได้รับ,

L1 = R2R3C4

ความเหนี่ยวนำที่ไม่ทราบสาเหตุสามารถวัดได้จากสมการข้างต้น

R1 = R3 (C4 / C2)

ค่าของมาตรฐานตัวแปร ตัวเก็บประจุ วัด 'C2'

แผนภาพเฟสเซอร์ของสะพาน Owens

แผนภาพเฟสเซอร์ของสะพาน Owens แสดงไว้ด้านล่าง

เฟสเซอร์ไดอะแกรม

จากแผนภาพเฟสเซอร์ข้างต้นเราสามารถสังเกตได้ว่า

แกนนอนแสดงถึงปัจจุบัน I1, E3 = I3R3 และ E4 = ωI2C4ที่อยู่ในเฟสเดียวกัน และแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงของ 'i1r1' ยังแสดงถึงแกนนอนอีกด้วย

แรงดันไฟฟ้าตก ‘e1’ แสดงถึงผลรวมของแรงดันไฟฟ้าลดลงอุปนัย (ωL1L1) และแรงดันไฟฟ้าต้านทาน (I1R1)

“วิธีทำหม้อหุงพลังงานแสงอาทิตย์ทีละขั้นตอน ”

ที่สภาวะสมดุลของวงจรบริดจ์แรงดันไฟฟ้าจะลดลง ‘E1’ และ ‘E2’ จะเท่ากันทั่วทั้งแขนและแสดงบนแกนเดียวกัน

ในทำนองเดียวกันแรงดันไฟฟ้าลดลง ‘e3’ คือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าตัวต้านทาน (I2R2) และแรงดันไฟฟ้าตกแบบ capacitive (I2 / wC2) เนื่องจากตัวเก็บประจุแบบคงที่ i1 ปัจจุบันจะกลายเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ตั้งฉาก (90 องศา) ลดลง ‘e4’ กระแสไฟฟ้า 'I2' และแรงดันตก I2R2 แสดงถึงแกนแนวตั้ง แรงดันไฟฟ้าแสดงถึง 'E1' และ 'E3'

ข้อดี

ข้อดีของสะพาน Owens คือความเหนี่ยวนำที่ไม่รู้จักที่วัดได้นั้นไม่ขึ้นอยู่กับความถี่และไม่ต้องใช้ความถี่ใด ๆ

สมการสมดุลสามารถหาได้อย่างง่ายดายและเรียบง่าย
ใช้เพื่อวัดค่าความเหนี่ยวนำที่หลากหลายในแง่ของความจุ
นอกจากนี้ยังใช้ในการวัดค่าความจุที่หลากหลาย (เราได้รับจากสมการสมดุลสุดท้าย)

ข้อเสีย

ข้อเสียของสะพานของ Owen ได้แก่

ตัวเก็บประจุมาตรฐานตัวแปรที่ใช้ในวงจรบริดจ์นี้มีราคาแพงมาก ดังนั้นต้นทุนของวงจรสะพานของ Owen ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
ความแม่นยำของตัวเก็บประจุมาตรฐานตัวแปรที่ใช้ในวงจรต่ำมาก (เกือบ 1%)
การใช้ตัวเก็บประจุมาตรฐานตัวแปรที่ใหญ่กว่าจะเพิ่มช่วงของปัจจัยคุณภาพของขดลวดที่วัดได้ สิ่งนี้สามารถเพิ่มต้นทุนของวงจรได้อีก

คำถามที่พบบ่อย

1). เครื่องตรวจจับโมฆะคืออะไร?

ช่วยในการค้นหาสภาวะสมดุลของวงจรสะพานกระแสสลับ (เมื่อค่าที่กำหนดเป็นศูนย์) และยังเปรียบเทียบค่าที่ไม่รู้จัก (ความเหนี่ยวนำ / ความต้านทาน / ความจุ / อิมพีแดนซ์) กับค่าที่ทราบ (ค่าอ้างอิงหรือค่ามาตรฐาน)

2). คุณหมายถึงอะไรจากปัจจัยคุณภาพ (q factor) ของขดลวด?

มันคืออัตราส่วนของรีแอคแตนซ์ของขดลวดต่อความต้านทานที่ความถี่ในการทำงาน

ถาม = ωL / R = XL / R

3). ประเภทของข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นในสะพาน AC คืออะไร?