Kako su mjerni mostovi za istosmjernu struju raspoređeni i kako rade?
Uređaj jednosmjernih mjernih mostova istosmjerne struje
Jedna istosmjerna struja sastoji se od tri uzorka otpornika (obično podesivi) R1, R2, R3 (slika 1, a), koji su spojeni u seriju s izmjerenim otporom Rx u krugu mosta.
Snaga se dovodi na jednu od dijagonala ovog kruga iz izvora EMF GB, a visoko osjetljivi galvanometar RA spojen je na drugu dijagonalu preko sklopke SA1 i graničnog otpora Ro.
Riža. 1. Sheme pojedinačnih istosmjernih mjernih mostova: a — općenito; b — s glatkom promjenom omjera kraka i oštrom promjenom u usporednom kraku.
Shema radi na sljedeći način. Kada se napajanje dovodi kroz otpornike Rx, Rl, R2, R3, struje I1 i I2… Ove struje će uzrokovati pad napona na otpornicima Uab, Ubc, Uad i Udc.
Ako su ti padovi napona različiti, tada potencijali u točkama φa, φb i φc neće biti isti.Stoga, ako uključite galvanometar s prekidačem SA1, tada struja jednaka Azr = (φb — φd) / Po.
Zadaća mjerača je uravnotežiti most, odnosno izjednačiti potencijale točaka φb i φd, odnosno smanjiti struju galvanometra na nulu.
Da bi to učinili, počinju mijenjati otpore otpornika R1, R2 i R3 dok struja galvanometra ne postane nula.
Pri Azr = 0 može se tvrditi da je φb = φd... To je moguće samo kad napon padne Uab — Uad i tip BC. = Udc.
Zamjenom u ove izraze vrijednosti pada napona Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 i Uab = I1Rx, dobivamo dvije jednakosti: I1Rx = I2R3, I1R1 = I2R2
Podijelimo li prvu jednakost s drugom, dobivamo RHC / R1 = R3 / R2 ili RNS R2 = R1 R3
Posljednja jednakost je uvjet uravnoteženja jednosmjerne istosmjerne struje.
Iz toga slijedi da je most uravnotežen kada su umnošci otpora suprotnih krakova jednaki. Stoga se izmjereni otpor određuje formulom Rx = R1R3 / R2
U pravim jediničnim mostovima, ili otpor otpornika R1 (koji se naziva krak komparatora) ili omjer otpora R3/R2.
Postoje mjerni mostovi kod kojih se mijenja samo otpor referentnog kraka, a omjer R3 / R2 ostaje konstantan. Obrnuto, mijenja se samo omjer R3 / R2, dok otpor usporednog kraka ostaje konstantan.
Najrašireniji su mjerni mostovi, u kojima se otpor R1 glatko mijenja i skokovima, obično višestrukim od 10, mijenja se omjer R3 / R2 (slika 1, b), na primjer, u uobičajenim mjernim mostovima P333.
Riža. 2.Mjerni most istosmjerne struje P333
Svaki mjerni most karakterizira raspon mjerenja otpora od Rmin do Rmax. Važan parametar mosta je njegova osjetljivost. Sm = SSGcx, gdje je Sg =da /dIg osjetljivost galvanometra, Scx =dIG/dR — osjetljivost kruga.
Zamjenom Sg i Scx u Sm dobivamo Sm = da/dR.
Ponekad se koristi koncept relativne osjetljivosti mjernog mosta:
Cm = da/ (dR / R).
gdje je dR / R — relativna promjena otpora u mjerenom kraku, da — kut otklona igle galvanometra.
Ovisno o izvedbi, razlikuju se standardni i linearni (rekordni) mjerni mostovi.
U radničkom mjernom mostu otpori kraka izrađeni su u obliku utikača ili poluge, višeznačne mjere električnog otpora (otpora), u rekordnim mostovima usporedni krak izveden je u obliku radničkog otpora, a otklonski krakovi su u obliku otpornika, odvojeni klizačem u dva podesiva dijela.
Dopuštena pogreška, pojedinačni mjerni mostovi istosmjerne struje imaju klasu točnosti: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5.0. Brojčana vrijednost razreda točnosti odgovara najvećoj dopuštenoj vrijednosti relativne pogreške.
Pogreška jednog istosmjernog mosta ovisi o stupnju sumjerljivosti otpora spojnih žica i kontakata s izmjerenim otporom. Što je izmjereni otpor manji, to je pogreška veća. Stoga se dvostruki istosmjerni mostovi koriste za mjerenje niskog otpora.
DC dual bridge uređaj
Krakovi dvostrukog (šesterokrakog) mjernog mosta su mjereni otpor Rx (izrađuju se s četiri stezaljke radi smanjenja utjecaja kontaktnih otpora i spajaju se na mrežu posebnim uređajem s četiri stezaljke), primjer otpornik Ro i dva para pomoćnih otpornika Rl, R2, R3, R4.
Riža. 3 Shema dvostrukog mjernog istosmjernog mosta
Ravnoteža mosta određena je formulom:
Rx = Ro NS (R1 / R2) — (r R3 / (r + R3 + R4)) NS (R1 / R2 — R4 / R3)
Ovo pokazuje da ako su dva omjera kraka R1 / R2 i R4 / R3 međusobno jednaka, tada je oduzeto nula.
Unatoč činjenici da su otpori R1 i R4 koji pomiču klizač D postavljeni isto, zbog širenja parametara otpora R2 i R4 to je vrlo teško postići.
Da bi se smanjila pogreška mjerenja, otpor kratkospojnika koji spaja referentni otpornik Ro i izmjereni otpor Rx treba uzeti što manjim. Na uređaj je obično pričvršćen poseban kalibrirani otpornik. r… Tada oduzeti izraz postaje praktički nula.
Vrijednost izmjerenog otpora može se odrediti formulom: Rx = Ro R1/R2
Dvostruki DC mjerni mostovi dizajnirani su za rad samo s promjenjivim omjerima ruku. Osjetljivost dvostrukog mosta ovisi o osjetljivosti nulte kazaljke, parametrima strujnog kruga mosta i vrijednosti pogonske struje. Kako radna struja raste, osjetljivost se povećava.
Najčešći su kombinirani DC mjerni mostovi dizajnirani za rad na shemama s jednim i dvostrukim mostom.