เหตุใดวงจร Wheatstone Bridge จึงเหมาะกับการวัดค่า Strain จาก Strain gages

โพสต์เมื่อ : 24 ก.ค 2568 เวลา 7:17 น.

หลักการทำงานของ Strain gages คือตัวใน Strain gages จะมีขดลวดที่สามารถยื่นหดได้การยืดหดของขดลวดส่งผลทำให้สภาพความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนไป ถ้าติดตั้ง Strain gages ติดกับผิวชิ้นงาน เมื่อชิ้นงานมีการเปลี่ยนแปลงขนาดส่งผลให้ stain gages มีการเปลี่ยนแปลงขนาดไปด้วย หากการเปลี่ยนขนาดของชิ้นงานนั้นน้อยมากการที่วัดค่าความต้านทานไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไปจากตัว Strain gages ตรงอาจไม่สามารถใช้โอห์มมิเตอร์ธรรมดาวัดค่าได้ เช่น เมื่อเกิดค่า Strain = 1 μ-strainความต้านทานไฟฟ้าของ Strain gage ที่ใช้ทั่วไปคือ = 120 โอห์ม gage factor ทางทฤษฎีของ Strain gage ที่ใช้ทั่วไปคือ = 2 สมการของสเตรนเกจ ∆R/R=Kε ∆R=(120)(2)(1x10-6) = 0.00024 Ω เมื่อเกิดค่า Stain 1 μ-strain ค่าความค้านทานที่เปลี่ยนแปลง = 0.00024Ω ซึ่งมีค่าน้อยมากๆ ดั้งนั้นจึงจำเป็นจะต้องมีวงจรไฟฟ้าสาหรับที่จะวัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานในระดับนี้ได้วงจรไฟฟ้าที่

นิยมใช้กับ stain gages คือวงจร Wheatstone Bridge เนื่องจากวงจรถูกออกแบบมาเพื่อให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานน้อยๆไปเป็น Output Voltage โดยการจ่ายไฟเข้าวงจร (Input Voltage) ซึ่งเรียกว่าการกระตุ้น (Excitation) แล้ววัดแรงดันไฟฟ้าที่ได้จากการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานภายในวงจรจะอยู่ในหน่วยของ mV/V ซึ่งสามารถขยายได้ง่ายด้วย แอมพลิฟายเออร์ หรืออุปกรณ์ขยายสัญญาณอื่นๆ วงจร Wheatstone Bridge สำหรับ Strain Gages ยังสามารถที่จะสร้าง Strain-gage Bridge Circuits ได้หลายรูปแบบที่เหมาะสมกับการวัดค่า Strain เช่น การติดแบบ Quarter-bridge (Strain Gauge 1 ตัว) เพื่อวัดค่า Strain ที่เกิดขึ้นกับวัสดุ Half-Bridge (Strain Gauge 2 ตัว) ติดเพิ่มความแม่นยำในการวัด และลดผลกระทบจากอุณหภูมิที่ส่งผลต่อค่า Strain และ Full-Bridge (Strain Gauge 4 ตัว) มีความไวสูงสุด เพิ่มความละเอียดของสัญญาณ และเหมาะสมกับการทำ transducer