Jak rozmieszczone i obsługiwane są mostki pomiarowe DC?

Urządzenie pojedynczych mostków pomiarowych prądu stałego

Pojedynczy prąd stały składa się z trzech przykładowych rezystorów (zwykle regulowanych) R1, R2, R3 (ryc. 1, a), które są połączone szeregowo ze zmierzoną rezystancją Rx w obwodzie mostkowym.

Do jednej z przekątnych tego obwodu doprowadzane jest zasilanie ze źródła pola elektromagnetycznego GB, a do drugiej przekątnej poprzez przełącznik SA1 i rezystancję graniczną Ro podłączony jest bardzo czuły galwanometr RA.

Ryż. 1. Schematy pojedynczych mostków pomiarowych prądu stałego: a — ogólne; b — z płynną zmianą stosunku ramienia i gwałtowną zmianą ramienia porównawczego.

Schemat działa w następujący sposób. Gdy zasilanie jest dostarczane przez rezystory Rx, Rl, R2, R3, prądy I1 i I2… Prądy te spowodują spadek napięcia na rezystorach Uab, Ubc, Uad i Udc.

Jeśli te spadki napięcia są różne, to potencjały w punktach φa, φb i φc nie będą takie same.Dlatego jeśli włączysz galwanometr za pomocą przełącznika SA1, wówczas prąd równy Azr = (φb — φd) / Po.

Zadaniem miernika jest zrównoważenie mostka, czyli wyrównanie potencjałów punktów φb i φd, czyli zmniejszenie prądu galwanometru do zera.

Aby to zrobić, zaczynają zmieniać rezystancje rezystorów R1, R2 i R3, aż prąd galwanometru osiągnie zero.

Przy Azr = 0 można argumentować, że φb = φd... Jest to możliwe tylko wtedy, gdy napięcie spada Uab — Uad i typ BC. = Udc.

Podstawiając w te wyrażenia wartości spadków napięcia Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 i Uab = I1Rx, otrzymujemy dwie równości: I1Rx = I2R3, I1R1 = I2R2

Dzieląc pierwszą równość przez drugą, otrzymujemy RHC / R1 = R3 / R2 lub RNS R2 = R1 R3

Ostatnia równość to warunek równoważenia pojedynczego mostka DC.

Wynika z tego, że most jest zrównoważony, gdy iloczyny oporów przeciwległych ramion są równe. Dlatego zmierzoną rezystancję określa wzór Rx = R1R3 / R2

W rzeczywistych mostkach unitarnych albo rezystancja rezystora R1 (nazywanego ramieniem komparatora), albo stosunek rezystancji R3/R2.

Istnieją mostki pomiarowe, w których zmienia się tylko rezystancja ramienia odniesienia, a stosunek R3 / R2 pozostaje stały. I odwrotnie, zmienia się tylko stosunek R3 / R2, podczas gdy opór ramienia porównania pozostaje stały.

Najbardziej rozpowszechnione są mostki pomiarowe, w których rezystancja R1 zmienia się płynnie i ze skokami, zwykle wielokrotnościami 10, zmienia się stosunek R3 / R2 (ryc. 1, b), na przykład we wspólnych mostkach pomiarowych P333.

Ryż. 2.Mostek pomiarowy prądu stałego P333

Każdy mostek pomiarowy charakteryzuje się zakresem pomiaru rezystancji od Rmin do Rmax. Ważnym parametrem mostka jest jego czułość. Sm = SGСcx, gdzie Sg =da /dIg to czułość galwanometru, Scx =dIG/dR — czułość obwodu.

Zastępując Sg i Scx w Sm, otrzymujemy Sm = da/dR.

Niekiedy stosuje się pojęcie względnej czułości mostka pomiarowego:

Cm=da/(dR/R).

gdzie dR / R — względna zmiana rezystancji w mierzonym ramieniu, da — kąt wychylenia igły galwanometru.

W zależności od konstrukcji rozróżnia się mostki pomiarowe standardowe i liniowe (rekordowe).

W warsztatowym mostku pomiarowym rezystancje ramion wykonuje się w postaci wtyku lub dźwigni, wielowartościowe miary rezystancji elektrycznej (rezystancji), w mostkach rekordowych ramię porównawcze wykonuje się w postaci rezystancji sklepowej, a ramiona odchylające mają postać rezystora, rozdzielonego suwakiem na dwie regulowane części.

Błąd dopuszczalny, pojedyncze mostki pomiarowe prądu stałego mają klasę dokładności: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5.0. Wartość liczbowa klasy dokładności odpowiada największej dopuszczalnej wartości błędu względnego.

Błąd pojedynczego mostka DC zależy od stopnia współmierności rezystancji przewodów łączących i styków z rezystancją mierzoną. Im mniejszy zmierzony opór, tym większy błąd. Dlatego do pomiaru niskiej rezystancji stosuje się podwójne mostki DC.

Urządzenie z podwójnym mostkiem prądu stałego

Ramiona podwójnego (sześcioramiennego) mostka pomiarowego to mierzona rezystancja Rx (są one wykonane czterema cęgami w celu zmniejszenia wpływu rezystancji styków i są podłączane do sieci za pomocą specjalnego urządzenia z czterema cęgami), przykładowy rezystor Ro oraz dwie pary rezystorów pomocniczych R1, R2, R3, R4.

Ryż. 3 Schemat podwójnego mostka pomiarowego DC

Równowagę mostu określa wzór:

Rx = Ro NS (R1 / R2) — (r R3 / (r + R3 + R4)) NS (R1 / R2 — R4 / R3)

To pokazuje, że jeśli dwa stosunki ramion R1 / R2 i R4 / R3 są sobie równe, to odjęta wartość wynosi zero.

Pomimo tego, że opory R1 i R4 poruszające suwakiem D są ustawione tak samo, ze względu na rozrzut parametrów rezystancji R2 i R4 jest to bardzo trudne do osiągnięcia.

Aby zredukować błąd pomiaru, należy przyjąć jak najmniejszą rezystancję zworki łączącej rezystor wzorcowy Ro i rezystancję mierzoną Rx. Do urządzenia zwykle dołączany jest specjalny skalibrowany rezystor. r… Wtedy odjęte wyrażenie staje się praktycznie zerowe.

Wartość mierzonej rezystancji można wyznaczyć ze wzoru: Rx = Ro R1/R2

Podwójne mostki pomiarowe prądu stałego są przeznaczone do pracy wyłącznie ze zmiennymi przełożeniami ramion. Czułość podwójnego mostka zależy od czułości wskaźnika zerowego, parametrów obwodu mostka oraz wartości prądu roboczego. Wraz ze wzrostem prądu roboczego wzrasta czułość.

Najbardziej powszechne są kombinowane mostki pomiarowe prądu stałego przeznaczone do pracy w schematach pojedynczych i podwójnych mostków.