ดาวน์โหลดงานนำเสนอ
งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ
1
เครื่องวัดแบบชี้ค่าศูนย์
Null Type Instrument
2
เครื่องวัดแบบชี้ค่าศูนย์ (Null Type Instrument)
ใช้แก้ปัญหา Load Effect ที่มักจะพบเสมอๆ เนื่องจากโวลต์มิเตอร์ถึงแม้จะมี input impedance สูง ก็ยังคงมีกระแสค่าหนึ่งไหลผ่านโวลต์มิเตอร์ เกิดความผิดพลาดในการวัด เป็นการวัดแบบสมดุล เครื่องมือที่ใช้วัดจะไม่มีกระแสไหลผ่านตัวมัน ประเภทของเครื่องวัดแบบชี้ค่าศูนย์ - Potentiometer Circuit - DC Bridges และ AC Bridge
3
ผลการโหลดของโวลต์มิเตอร์
กรณีวัดแรงดันไฟฟ้า ไม่มี Voltmeter มี Voltmeter Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
4
ผลการโหลดของโวลต์มิเตอร์
กรณีวัดความต้านทานไฟฟ้า (1) Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
5
ผลการโหลดของโวลต์มิเตอร์
กรณีวัดความต้านทานไฟฟ้า (2) Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
6
Potentiometer Circuit
7
โพเทนชิโอมิเตอร์ (Potentiometer Circuit)
ใช้แก้ปัญหา Loading ที่เกิดในระหว่างวัดแรงดันไฟฟ้า DC เป็นการวัดแบบสมดุล เวลาใช้งานจะไม่มีการดึงกระแสจากวงจรที่ทำการวัด ทำการวัดแรงดันที่ไม่ทราบค่าโดยการเปรียบเทียบกับแรงดันที่ทราบค่า โดยใช้กัลวานอมิเตอร์ (ขดลวดเคลื่อนที่) เป็นตัวตรวจสอบความสมดุลของแรงดันทั้ง 2 ข้าง Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
8
Basic Potentiometer Circuit
วงจรแบ่งแรงดัน + Vout - ปรับ potentiometer จน Vout = VX นำค่า R1 ที่ได้ ไปเทียบกับสเกล ว่าเทียบเท่ากับแรงดันกี่ Volt Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
9
Sliding Wire ลวดความต้านทาน
10
Basic Potentiometer Circuit
ต่อกัลวานอมิเตอร์ เพื่อควรตรวจสอบว่า Vout เท่ากับ VX หรือไม่ Vout = VX เข็มจะชี้ค่าศูนย์ Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
11
Potentiometer Circuit
13
การใช้งานวงจรโพเทนชิโอมิเตอร์
จะมี 2 ขั้นตอน คือ - ขั้นตอนปรับเทียบ (Calibrate) - ขั้นตอนการวัด (Operate) Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
14
- ขั้นตอนปรับเทียบ (Calibrate)
ปรับ R1 จนกระทั้งกระแสที่ไหลผ่าน G มีค่าเป็นศูนย์ แรงดันคร่อมลวดความต้านทาน VBC มีค่าเท่ากับแรงดันเซลล์มาตรฐาน
15
- ขั้นตอนการวัด (Operate)
เลื่อน C ไปตามลวด AB จนกระทั่ง G อ่านค่าได้เป็นศูนย์ วัดระยะของ BC แล้วคิดเทียบเป็นแรงดันของ VX
16
ตัวอย่างที่ 1 วงจร potentiometer ดังรูป ต่อเข้ากับเซลล์มาตรฐานขนาด 7 V โดยลวดความต้านทานมีสเกล (AB) 100 ช่อง เมื่อทำการปรับเทียบเรียบร้อยแล้ว พบว่า ระยะ AC เท่ากับ 70 ช่อง จงหาอัตราส่วน V/ช่อง ของวงจรนี้
17
70 ช่อง วัดแรงดันได้ 7 V 100 ช่อง วัดแรงดันได้ สเกลของ Potentiometer ตัวนี้ เท่ากับ
18
ตัวอย่างที่ 2 ถ้านำ Potentiometer จากตัวอย่างที่ 1 ไปใช้วัดแรงดันค่าหนึ่ง เมื่ออ่านค่า G=0 แล้วพบว่า จุด C ที่เลื่อนไป ห่างจากจุด A ไป 58 ช่อง จงหาค่าแรงดันที่อ่านได้ Potentiometer มีสเกล 0.1 V/ช่อง อ่านแรงดันได้ 58 ช่อง = 58 x 0.1 = 5.8 V Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
19
ตัวอย่างที่ 3 วงจร Potentiometer มีลักษณะดังรูป โดยลวดความต้านทาน (Slide Wire) มีขนาด 300 โอห์ม ยาว 200 cm โดยที่แต่ละช่องมีความกว้าง 1 mm เมื่อทำการปรับเทียบกับเซลล์อ้างอิงขนาด V พบว่าลวดความต้านชี้ไปที่ระยะ cm Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
20
จงหา กระแสที่ไหลในวงจร (Working Current) 2. ความต้านทาน R ที่ตั้งไว้ 3. ย่านของการวัด (Measurement Range) 4. ความละเอียด (Resolution) ถ้าสามารถอ่านค่าได้ ในระดับครึ่งหนึ่งของช่องที่แบ่งไว้ (0.5 mm)
21
3 V
22
กระแสที่ไหลในวงจร (Working Current)
ลวดตัวนำยาว 200 cm มีความต้านทาน โอห์ม ลวดตัวนำยาว cm มีความต้านทาน
23
กระแสในวงจร
24
2. ความต้านทาน R ที่ตั้งไว้
ลวดตัวนำยาว cm มีแรงดันเท่ากับ V ลวดตัวนำยาว 200 cm มีแรงดันเท่ากับ
25
แรงดันคร่อมตัว R เท่ากับ
26
3. ย่านของการวัด (Measurement Range)
= 2 V (สุดสเกล) 4. ความละเอียด (Resolution) ถ้าสามารถอ่านค่าได้ ในระดับครึ่งหนึ่งของช่องที่แบ่งไว้ (0.5 mm) ลวดตัวนำยาว 200 cm มีแรงดันเท่ากับ 2 V ลวดตัวนำยาว 0.5 mm มีแรงดันเท่ากับ
27
หาขนาดแรงดันของแต่ละช่องสเกล
ลวดตัวนำยาว 200 cm มีแรงดันเท่ากับ 2 V ลวดตัวนำยาว 1 mm มีแรงดันเท่ากับ 1 cm 200 cm 1 mV
28
ตัวอย่างที่ 4 The Slide – Wire Potentiometer is equipped with a 10 turns slide wire with a total resistance of 10 Ohm and a 15 step dial switch with 10 Ohm/step resistance. The circular slide-wire scale has 100 divisions, and interpolation can be made to 1/5 of a division. If the magnitude of the working voltage is 3 V, calculate the following The measurement range 2. The resolution 3. The working current 4. The Resistance of the Rheostat
29
3 V แบ่งเป็น 10 รอบ ใน 1 รอบ แบ่ง 100 ช่อง
30
The measurement range กระแสในวงจร ย่านการวัด =
31
2. The resolution พิจารณาที่ Slide Wire ลวดตัวนำ 10 รอบ มีแรงดัน 0.1 V ลวดตัวนำ 1 รอบ มีแรงดัน พิจารณาที่ Slide Wire 1 รอบ (10 mV) ลวดตัวนำ 100 ช่อง มีแรงดัน 10 mV ลวดตัวนำ 1 ช่อง มีแรงดัน
32
สามารถอ่านได้ละเอียดถึงระดับ 1/5 ของช่อง
33
3. The working current = 10 mA 4. The Resistance of the Rheostat 3 V
34
วงจรบริดจ์ Bridge Circuit
35
วงจรบริดจ์ (Bridge Circuit)
เครื่องมือที่อาศัยหลักการเปรียบเทียบในการวัดค่า ไม่มีการปรับเทียบ (No Calibration) แหล่งจ่ายไม่มีผล ค่าความถูกต้องสูง นิยมใช้วัดค่า R, L, C และ Impedance แบ่งเป็น DC Bridge AC Bridge Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
36
Direct – Current Bridge
(D.C. Bridge)
37
DC Bridge วงจรบริดจ์ ที่มีแหล่งจ่ายเป็น สัญญาณกระแสตรง (DC)
Wheatstone Bridge 2. Kelvin Bridge Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
38
Wheatstone Bridge Circuit
ประกอบด้วยความต้านทาน 2 แขน ขนานกัน แต่ละแขนมีตัวต้านทาน 2 ตัว ตัวต้านทานจะต่อกับแหล่งจ่าย DC มีตัวตรวจจับกระแส หรือ Galvanometer ต่อเข้ากับตรงกลางของกลุ่มตัวต้านทาน เพื่อแสดงสภาวะสมดุล (Balance) Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
39
สภาวะที่บริดจ์สมดุล (Balance Bridge)
40
เมื่อเข็มของ Galvanometer ชี้ค่าศูนย์ จะได้
และ
41
ตัวอย่างที่ 5 จงหาขนาด Rx ที่จะทำให้เข็มชี้ Galvanometer ชี้ค่าศูนย์
42
เข็ม Galvanometer ชี้ค่าศูนย์
43
Sensitivity of the Wheatstone Bridge
เมื่อบริดจ์อยู่ในภาวะไม่สมดุล จะมีกระแสไหลผ่าน Galvanometer ทำให้เกิดการเบี่ยงเบนของเข็ม Total Deflection ระยะของเข็มมิเตอร์ที่เบี่ยงเบนไป
44
วงจรสมมูล (thevenin) ของ Wheatstone Bridge
ใช้สำหรับหาค่ากระแสที่ไหลผ่าน Galvanometer หาจากวงจรสมมูลระหว่างขั้ว a - b Ig
45
แรงดันเทวินิน (VTH)
47
จาก จะได้
48
ความต้านทานเทวินิน (RTH)
กำจัดแหล่งจ่าย - ลัดวงจร Voltage Source - เปิดวงจร Current Source
49
จะได้
50
กระแสที่ไหลผ่าน Galvanometer
51
ตัวอย่างที่ 6 จงหาขนาดกระแส (Ig) ที่ไหลผ่าน Galvanometer
54
กระแสที่ไหลผ่าน Galvanometer
จะได้
55
Slightly Unbalance Wheatstone Bridge
ใช้เพื่อตรวจสอบ / วัดค่า ความผิดพลาดของระบบควบคุม ได้ Piyadanai Pachanapan, Electrical Instruments & Measurements, EE&CPE, NU
56
กระแสที่ไหลผ่าน Galvanometer เมื่อเกิดความไม่สมดุลเล็กน้อย
58
วงจรสมมูลเทวินินที่ได้
ถ้า ความถูกต้องของการวัดประมาณ 98 %
59
ตัวอย่างที่ 7 จงประมาณค่ากระแส (Ig) ที่ไหลผ่าน Galvanometer ซึ่งมีค่า Rg = 125 Ohm และเข็มชี้เคลื่อนที่ระหว่าง
62
ผลกระทบจากความต้านทานในสายไฟ (Effect of Connecting Leads)
Ry - ความต้านทานของสายต่อ ระหว่าง R3 กับ Rx ถ้า (G) ต่อที่ n Ry รวมกับ R3 (Rx จะมากกว่าความเป็นจริง) ถ้า (G) ต่อที่ m Ry รวมกับ Rx (R3 จะมากกว่าความเป็นจริง)
63
เมื่อ G ต่อที่จุด p พบว่า
เมื่อภาวะบริดจ์สมดุล จะได้ มีผลจากความต้านทานในสายเข้ามาเกี่ยวข้อง
64
กำจัดผลกระทบจาก Ry ได้โดย ต่อ G ที่จุดที่ทำให้
65
จะกลายเป็น จาก จะได้ ไม่มีผลของ Ry เข้ามาเกี่ยวข้องแล้ว !!!
66
Kelvin Bridge นำเอา Wheatstone Bridge มาแก้ไขข้อบกพร่อง เพื่อใช้สำหรับการวัดที่ต้องการความถูกต้องสูงขึ้น กำจัดผลของความต้านทานที่จุดต่อ หรือ ลวดตัวนำภายในเครื่องมือวัด สามารถวัดได้ถูกต้องถึง
67
Kelvin Double Bridge แล้วปรับให้บริดจ์สมดุล จะตั้งค่าให้
68
เมื่อ บริดจ์สมดุล จะไม่มีกระแสไหลผ่าน Galvanometer
69
จาก จาก
70
จะได้ จากกำหนดให้ ดังนั้น จะได้
71
สรุปวงจรเคลวิน บริดจ์
Rx คือ ความต้านทานไม่ทราบค่า (ค่าต่ำๆ) R2 คือ ความต้านทานมาตรฐานค่าต่ำๆ R1, R3 , Ra และ Rb คือ ความต้านทานปรับค่าได้ ที่เที่ยงตรงสูง ปรับ R1, R3 , Ra และ Rb ให้ วัดค่า Rx จาก ความถูกต้องจากการวัด ระดับ
73
เมกโอห์มมิเตอร์ (Meg Ohmmeter)
ใช้วัดความต้านทานของสายไฟฟ้า (Cable) จ่ายแรงดันไฟฟ้าแรงสูงออกมา 100 V – 5000 V มีขดลวดควบคุม (Control Coil) ต่อที่ปลายทั้ง 2 ด้านของขดลวดเบี่ยงเบน (Deflection Coil) R1 คือ ความต้านทานมาตรฐาน (ใช้ปรับสเกล) R2 คือ ความต้านทานภายในมิเตอร์
76
การเบี่ยงเบนเป็นสัดส่วนผลต่างของ V คร่อม R1 กับ V คร่อม Rx+R2
ถ้ามิเตอร์ชี้ที่กึ่งกลางสเกล
77
Alternate – Current Bridge
(A.C. Bridge)
78
A.C. Bridge ใช้วัดค่า ความเหนี่ยวนำ และ ความจุไฟฟ้า
มีวงจรพื้นฐานจากวงจร Wheatstone Bridge แหล่งจ่ายเป็นแรงดันกระแสสลับ (ความถี่ตามต้องการ) ตัวตรวจจับค่าศูนย์ใช้ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) แทน Galvanometer
79
วัด L วัด C
80
วงจรพื้นฐาน A.C. Bridge
81
สภาวะสมดุล (Balance) ไม่มีกระแสไหลผ่าน Detector (Vb = Vc)
82
จะได้
83
กรณีที่ Z คือ Impedance ที่ประกอบด้วย
- ความต้านทาน (Resistance, R) - รีแอคแตนซ์ (Reactance, X) จะได้ โดยที่ เมื่อ
84
สามารถเขียน Z จากรูปเชิงซ้อน (Complex) เป็นรูปเชิงขั้ว (Polar) ได้เป็น
โดยที่
85
จากภาวะบริดจ์สมดุล จะได้ จะได้ ** รู้ จะทราบ R และ X ในอิมพีแดนซ์ที่ต้องการได้ รู้ L, C ได้
86
ตัวอย่างที่ 8 วงจร AC Bridge ดังรูป มีค่า Impedance ดังต่อไปนี้
จงหาค่า Z4 ??
87
จะได้ จาก
88
ทำเป็นเลขเชิงซ้อน แสดงว่า Z ประกอบด้วย R และ C
89
ตัวอย่างที่ 9 จากวงจร AC Bridge ที่ให้มา จงคำนวณหาค่า Zx
91
จะได้ จาก จะได้
92
พบว่า จาก
93
Similar – Angle Bridge ใช้สำหรับวัด Impedance ของ Capacitive Circuit
บางครั้งเรียกว่า Capacitance Comparison Bridge หรือ Series Resistance Capacitance Bridge
94
เมื่อบริดจ์สมดุล
95
จาก พบว่า จาก จาก รู้ Rx กับ Cx ได้
96
Maxwell Bridge ใช้สำหรับวัดค่า Inductance
บางครั้งเรียก Maxwell – Wien Bridge
97
เมื่อบริดจ์สมดุล
98
จาก จะได้ รู้ Rx กับ Cx ได้ !!!!
99
ตัวอย่างที่ 10 วงจร Maxwell Bridge ดังรูป โดยบริดจ์มีสภาวะสมดุล เมื่อ
จงหา Rx และ Lx
100
หา Rx หา Lx
101
Opposite - Angle Bridge
นิยมใช้วัดวงจร Inductive Circuit บางครั้งเรียกว่า Hay Bridge
102
เมื่อบริดจ์สมดุล
103
จาก จะได้ (ส่วนจริง) (1)
104
และ (ส่วนจินตภาพ) แทนใน (1)
105
จาก จะได้ ** จะได้
106
จาก แทนค่า Rx จะได้ **
107
ตัวอย่างที่ 11 วงจร Hay Bridge ดังรูป มีค่าพารามิเตอร์ต่างๆ เมื่อสภาวะสมดุล ดังนี้ จงหา Rx และ Lx
108
หา Rx หา Lx
109
Wein Bridge นิยมใช้มากที่สุด เพราะใช้วัดได้ทั้ง Impedance ของ Equivalent – Series Components (อนุกรม) และ Equivalent – Parallel Components (ขนาน)
110
ถ้าต้องการวัด Equivalent Series Components ให้ต่อ Impedance ที่ไม่ทราบค่าที่ขั้ว c - d
ถ้าต้องการวัด Equivalent Parallel Components ให้ต่อ Impedance ที่ไม่ทราบค่าที่ขั้ว b - d
111
เมื่อบริดจ์สมดุล
112
กรณีหา Equivalent Parallel Components (หา Z3)
จาก
113
จะได้ (ส่วนจริง) **
114
จะได้ (ส่วนจินตภาพ) ** จะได้
115
กรณีหา Equivalent Series Components (หา Z4) จะได้
116
ตัวอย่างที่ 12 จงหา equivalent parallel component โดยใช้วงจร Wein Bridge ซึ่งมีสภาวะสมดุล (null) เมื่อมีค่าพารามิเตอร์ต่างๆดังนี้ หา R3 , C3
117
หา R3 หา C3
118
END
งานนำเสนอที่คล้ายกัน
