Jak jsou uspořádány a provozovány DC měřicí můstky?

Zařízení jednotlivých měřicích můstků stejnosměrného proudu

Jediný stejnosměrný proud tvoří tři vzorové rezistory (obvykle nastavitelné) R1, R2, R3 (obr. 1, a), které jsou zapojeny do série s měřeným odporem Rx v můstkovém obvodu.

Na jednu z úhlopříček tohoto obvodu je přivedeno napájení ze zdroje EMF GB a na druhou úhlopříčku je přes přepínač SA1 a omezovací odpor Ro připojen vysoce citlivý galvanometr RA.

Rýže. 1. Schémata jednotlivých měřicích můstků stejnosměrného proudu: a — obecné; b — s hladkou změnou poměru ramene a prudkou změnou srovnávacího ramene.

Schéma funguje následovně. Když je napájení dodáváno přes odpory Rx, Rl, R2, R3, proudy I1 a I2… Tyto proudy způsobí pokles napětí na odporech Uab, Ubc, Uad a Udc.

Pokud jsou tyto úbytky napětí různé, pak potenciály v bodech φa, φb a φc nebudou stejné.Pokud tedy zapnete galvanometr přepínačem SA1, pak proud rovný Azr = (φb — φd) / Po.

Úkolem měřidla je vyrovnat můstek, to znamená srovnat potenciály bodů φb a φd, jinými slovy snížit proud galvanometrem na nulu.

K tomu začnou měnit odpory rezistorů R1, R2 a R3, dokud se proud galvanometru nestane nulovým.

Při Azr = 0 lze tvrdit, že φb = φd... To je možné pouze při poklesu napětí Uab — Uad a typu BC. = Udc.

Dosazením do těchto výrazů hodnoty poklesu napětí Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 a Uab = I1Rx, dostaneme dvě rovnosti: I1Rx = I2R3, I1R1 = I2R2

Vydělením první rovnosti druhou dostaneme RHC / R1 = R3 / R2 nebo RNS R2 = R1 R3

Poslední rovností je podmínka vyvážení jednomůstkového DC.

Z toho vyplývá, že můstek je vyvážený, když se součiny odporů protilehlých ramen rovnají. Proto je naměřený odpor určen vzorcem Rx = R1R3 / R2

U skutečných unitárních můstků buď odpor rezistoru R1 (nazývaný komparátorové rameno) nebo poměr odporů R3/R2.

Existují měřicí můstky, u kterých se mění pouze odpor referenčního ramene a poměr R3 / R2 zůstává konstantní. Naopak se mění pouze poměr R3 / R2, zatímco odpor srovnávacího ramene zůstává konstantní.

Nejrozšířenější jsou měřící můstky, u kterých se odpor R1 mění plynule a se skoky, obvykle násobky 10, se mění poměr R3 / R2 (obr. 1, b), např. u běžných měřících můstků P333.

Rýže. 2.Stejnosměrný měřicí můstek P333

Každý měřicí můstek je charakterizován rozsahem měření odporu od Rmin do Rmax. Důležitým parametrem můstku je jeho citlivost. Sm = SGСcx, kde Sg =da /dIg je citlivost galvanometru, Scx =dIG/dR — citlivost obvodu.

Dosazením Sg a Scx do Sm dostaneme Sm = da/dR.

Někdy se používá koncept relativní citlivosti měřicího můstku:

Cm= da/ (dR/R).

kde dR / R — relativní změna odporu v měřeném rameni, da — úhel vychýlení jehly galvanometru.

Podle provedení se rozlišují skladové a lineární (evidenční) měřicí můstky.

V dílenském měřicím můstku jsou odpory ramene vyrobeny ve formě zástrčky nebo páky, vícehodnotové míry elektrického odporu (odpory), v rekordních můstcích je srovnávací rameno vyrobeno ve formě dílenského odporu, a vychylovací ramena jsou ve tvaru rezistoru, rozděleného jezdcem na dvě nastavitelné části.

Dovolená chyba, jednotlivé měřicí můstky stejnosměrného proudu mají třídu přesnosti: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1,0; 5,0. Číselná hodnota třídy přesnosti odpovídá největší dovolené hodnotě relativní chyby.

Chyba jednoho stejnosměrného můstku závisí na míře souměřitelnosti odporů propojovacích vodičů a kontaktů s měřeným odporem. Čím menší je naměřený odpor, tím větší je chyba. Proto se pro měření nízkého odporu používají dvojité stejnosměrné můstky.

Zařízení s dvojitým můstkem DC

Ramena dvojitého (šestiramenného) měřícího můstku jsou měřený odpor Rx (jsou vyrobena se čtyřmi svorkami pro snížení vlivu přechodových odporů a jsou připojena k síti speciálním zařízením se čtyřmi svorkami), příklad rezistoru Ro a dva páry pomocných rezistorů Rl, R2, R3, R4.

Rýže. 3 Schéma duálního měřicího DC můstku

Rovnováha můstku je určena vzorcem:

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

To ukazuje, že pokud jsou dva poměry ramen R1 / R2 a R4 / R3 navzájem stejné, pak je odečtený nula.

I přesto, že odpory R1 a R4 pohybující jezdcem D jsou nastaveny stejně, vzhledem k rozložení parametrů odporů R2 a R4 je toho velmi obtížné dosáhnout.

Pro snížení chyby měření by měl být odpor propojky spojující referenční rezistor Ro a měřený odpor Rx co nejmenší. K zařízení bývá připevněn speciální kalibrovaný rezistor. r… Potom se odečtený výraz stane prakticky nulou.

Hodnotu naměřeného odporu lze určit podle vzorce: Rx = Ro R1/R2

Duální stejnosměrné dávkovací můstky jsou navrženy pro provoz pouze s proměnnými poměry ramen. Citlivost dvojitého můstku závisí na citlivosti nulového ukazatele, parametrech obvodu můstku a hodnotě pracovního proudu. Se zvyšujícím se provozním proudem se zvyšuje citlivost.

Nejběžnější jsou kombinované stejnosměrné měřicí můstky navržené pro práci na schématech s jednoduchým a dvojitým můstkem.