Köprü ölçüleri

Köprü devresi - doğrudan elektrik enerjisi kaynağına bağlı olmayan devrenin iki noktası arasında bir köprü dalının varlığı ile karakterize edilen, bir elektrik devresinin elemanlarını (dirençler, doğrultucu diyotlar, vb.) Bağlamak için bir şema. Köprü devresi, Wheatstone Bridge devresine dayanmaktadır (Şekil 1).

Köprü devresinin çalışma prensibi, köprünün kollarındaki empedansların oranı За / Зб = ЗНС/Зд'ye eşit olduğunda, köprünün diyagonalinde (gösterge cihazında) akım olmaması gerçeğine dayanır. ). Sıfır göstergesinin duyarlılığını artırarak, köprü devresinde çok doğru empedans oranları eşitliği elde etmek mümkündür. Köprü ölçümleri bu prensibe dayanmaktadır.

Pirinç. 1. Köprü Şeması (Wheatstone Köprü Şeması)

Köprü devreleri için güç kaynakları, DC veya AC kaynakları olabilir. Köprü dengeleme, besleme voltajı dalgalanmalarından tamamen bağımsızdır.

Köprü ölçümleri - Doğru akım (DC direnci, akım) ve alternatif akım (aktif direnç, kapasitans, endüktans, karşılıklı endüktans, frekans, kayıp açısı, kalite faktörü, vb.) elektrik devrelerinin parametrelerini ölçmek için yöntemler. köprü zincirleri. Köprü ölçümleri, elektrik devresinin fonksiyonel olarak ilgili bir parametresine ölçülen miktarın ara dönüştürücüleri olan sensörler kullanılarak elektriksel olmayan büyüklüklerin elektriksel ölçümleri için de yaygın olarak kullanılır.

Köprü ölçümleri, karşılaştırma cihazları kategorisine ait ölçüm köprüleri (köprü kurulumları) kullanılarak gerçekleştirilir. Genel olarak, birkaç bilinen ve bir bilinmeyen (ölçülen) dirençten oluşan, tek bir kaynaktan beslenen ve bir gösterge cihazı ile donatılmış belirli bir elektrik devresinin kullanımına dayanırlar.

Bilinen dirençleri değiştirerek, bu devre, devrenin ayrı bölümlerinde voltajların işaretçi tarafından gösterilen belirli bir dağılımına ulaşılana kadar ayarlanır. Belirli bir voltaj oranının, diğer dirençler biliniyorsa bilinmeyen direnci hesaplamanın mümkün olduğu belirli bir devre direnç oranına da karşılık geldiği açıktır.

Tarihsel olarak, köprü ölçümlerinin ilk, en basit ve en yaygın versiyonu, güç kaynağının ve işaretçinin bağlı olduğu 4 dirençli halka devresi ("kol" köprüleri) olan dört kollu dengeli bir köprü aracılığıyla gerçekleştirildi. "köprüler" şeklinde çapraz olarak zıt köşelere (şek. 2).

Pirinç. 2.

R1R3 = R2R4 koşulu karşılanırsa (alternatif akımda sırasıyla Z1Z3 = Z2Z4), köprü devresinin çıkışındaki voltaj (besleme voltajından bağımsız olarak) sıfırdır (Ucd = 0), yani köprü " dengeli «, sıfır işaretçisi ile gösterilir.

R1R3 = R2R4 durumuna karşılık gelen DC köprüsünün sabit durumu, yalnızca bir değişken parametre ayarlanarak elde edilebilir ve ayrıca yalnızca bir bilinmeyen direncin belirlenmesine izin verir.

Z = R + jx dirençlerinin karmaşık değerleri iki bağımsız duruma ikame edildiğinde ayrışan karmaşık alternatif akım denge durumu Z1Z3 = Z2Z4'ü elde etmek için en az iki değişken parametrenin ayarlanması gerekir. Bu durumda, karmaşık direncin iki bileşenini aynı anda belirlemek mümkündür (örneğin, L ve R veya L ve Q, C ve tgφ, vb.).

Çeşitli dört kollu AC köprüler rezonans köprülerdir... Dört kolluya ek olarak, daha karmaşık köprü şemaları kullanılır - doğru akımda çift köprüler (Şekil 3) ve çoklu kollar (altı veya yedi kol) - alternatif olarak akım (örneğin, Şekil 4) . Bu devreler için denge koşulları elbette yukarıda verilenlerden farklıdır.

Pirinç. 3.

Pirinç. 4.

Köprüler hem dengeli hem de dengesiz modda kullanılabilir. İkinci durumda, ölçüm sonucu, ölçülen direncin ve besleme voltajının (ikincisi kararlı olmalıdır) fonksiyonları olan köprü devresinin çıkışındaki akım veya voltajdan doğrudan dirençler ayarlanmadan belirlenir. Çıkış cihazı doğrudan ölçülen değerde kalibre edilir.

AC köprü ölçümleri iki modda daha kullanılabilir: yarı dengeli ve yarı dengeli. İkincisi, geleneksel dört kollu devrenin (Şekil 2) minimum çıkış voltajı elde edilene kadar (tam denge, yani Ucd= 0, iki parametrenin ayarlanmasını gerektiren) yalnızca bir değişken parametre kullanılarak ayarlanması gerçeğiyle karakterize edilir. bu durumda ulaşılamaz).

Ucd minimum gerilimine ulaşma anı, doğrudan devrenin çıkışındaki basit bir işaretçiden veya daha kesin olarak - dolaylı olarak - örneğin, köprü devresinin o anda meydana gelen gerilim vektörlerinin faz ilişkilerine dayanarak belirlenebilir. yarı denge.

İkinci durumda, deneysel ve gösterge ekipmanı, yarı dengeli modda kullanılanlara benzer. Ölçülen direncin bileşenleri belirlenir: biri - yarı denge anında değişken parametrenin değerinden, diğeri - köprü çıkış voltajından. Besleme voltajı stabilize edilmelidir.

Ölçüm köprülerinin dengelenmesi hem doğrudan bir kişi tarafından (manuel yönlendirmeli köprüler) hem de otomatik bir cihaz (otomatik ölçüm köprüleri) kullanılarak yapılabilir.

Köprü ölçümleri hem direnç değerlerini ölçmek hem de bu değerlerin verilen bir nominal değerden sapmalarını belirlemek için kullanılır. En yaygın ve gelişmiş ölçüm yöntemleri arasındadır. Seri üretilen köprüler, DC akım için 0,02 ila 5 ve AC için 0,1 ila 5 doğruluk sınıflarına sahiptir.