כיצד מסודרים ומופעלים גשרי מדידת DC?
המכשיר של גשרי מדידה בודדים של זרם ישר
זרם ישר יחיד מורכב משלושה נגדים לדוגמה (בדרך כלל מתכווננים) R1, R2, R3 (איור 1, a), המחוברים בסדרה עם ההתנגדות הנמדדת Rx במעגל הגשר.
כוח מופעל על אחד האלכסונים של מעגל זה ממקור EMF GB, וגלוונומטר RA רגיש במיוחד מחובר לאלכסון השני דרך המתג SA1 וההתנגדות המגבילה Ro.
אורז. 1. ערכות של גשרים בודדים למדידת זרם ישר: א - כללי; ב - עם שינוי חלק ביחס הזרוע ושינוי חד בזרוע ההשוואה.
התכנית פועלת כדלקמן. כאשר מתח מסופק דרך נגדים Rx, Rl, R2, R3, זרמים I1 ו-I2... זרמים אלו יגרמו למפל מתח על פני הנגדים Uab, Ubc, Uad ו-Udc.
אם נפילות המתח הללו שונות, אזי הפוטנציאלים בנקודות φa, φb ו-φc לא יהיו זהים.לכן, אם אתה מפעיל את הגלוונומטר עם המתג SA1, אז זרם שווה ל- Azr = (φb — φd) / Po.
המשימה של המד היא לאזן את הגשר, כלומר להפוך את הפוטנציאלים של הנקודות φb ו-φd לשווים, במילים אחרות, להפחית את זרם הגלוונומטר לאפס.
לשם כך, הם מתחילים לשנות את ההתנגדויות של הנגדים R1, R2 ו-R3 עד שזרם הגלוונומטר הופך לאפס.
ב- Azr = 0, ניתן לטעון כי φb = φd... זה אפשרי רק כאשר המתח יורד Uab — Uad וסוג BC. = Udc.
החלפת בביטויים אלה את ערכי נפילת המתח Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 ו-Uab = I1Rx, נקבל שני שווים: I1Rx = I2R3, I1R1 = I2R2
מחלקים את השוויון הראשון בשני, נקבל RHC / R1 = R3 / R2 או RNS R2 = R1 R3
השוויון האחרון הוא מצב האיזון של DC גשר יחיד.
מכאן נובע שהגשר מאוזן כאשר תוצרי ההתנגדויות של הזרועות הנגדיות שווים. לכן, ההתנגדות הנמדדת נקבעת על ידי הנוסחה Rx = R1R3 / R2
בגשרים אחידים אמיתיים, או ההתנגדות של הנגד R1 (המכונה זרוע ההשוואה) או היחס בין ההתנגדויות R3/R2.
ישנם גשרי מדידה שבהם רק ההתנגדות של זרוע הייחוס משתנה, והיחס R3 / R2 נשאר קבוע. לעומת זאת, רק היחס R3 / R2 משתנה, בעוד ההתנגדות של זרוע ההשוואה נשארת קבועה.
הנפוצים ביותר הם גשרי המדידה, שבהם ההתנגדות R1 משתנה בצורה חלקה ועם קפיצות, בדרך כלל כפולות של 10, היחס R3 / R2 משתנה (איור 1, ב), למשל, בגשרי המדידה הנפוצים P333.
אורז. 2.גשר מדידת זרם ישר P333
כל גשר מדידה מאופיין בטווח מדידת התנגדות מ-Rmin ל-Rmax. פרמטר חשוב של הגשר הוא רגישותו. Sm = SGСcx, כאשר Sg =da /dIg הוא הרגישות של הגלוונומטר, Scx =dIG/dR - רגישות המעגל.
החלפת Sg ו-Scx ב-Sm, נקבל Sm = da/dR.
לפעמים נעשה שימוש במושג הרגישות היחסית של גשר המדידה:
Cm= da/ (dR / R).
כאשר dR / R - השינוי היחסי בהתנגדות בזרוע הנמדדת, da - זווית הסטייה של מחט הגלוונומטר.
בהתאם לתכנון, מתבצעת הבחנה בין גשרי מדידה ליניאריים (שיא).
בגשר המדידה בחנות, התנגדויות הזרוע נעשות בצורת תקע או מנוף, מדדים רב-ערכים של התנגדות חשמלית (התנגדויות), בגשרי שיא, זרוע ההשוואה נעשית בצורת התנגדות לחנות, וזרועות ההסטה הן בצורת נגד, מופרדות על ידי מחוון לשני חלקים מתכווננים.
שגיאה מותרת, גשרי מדידה בודדים של זרם ישר הם בעלי דרגת דיוק: 0.02; 0.05; 0.1; 0.2; 1.0; 5.0. הערך המספרי של מחלקת הדיוק מתאים לערך המותר הגדול ביותר של השגיאה היחסית.
השגיאה של גשר DC יחיד תלויה במידת ההשוואה של ההתנגדויות של החוטים המחברים והמגעים עם ההתנגדות הנמדדת. ככל שההתנגדות הנמדדת קטנה יותר, השגיאה גדולה יותר. לכן, משתמשים בגשרי DC כפולים למדידת התנגדות נמוכה.
מכשיר גשר כפול DC
הזרועות של גשר המדידה הכפול (שש זרועות) הן ההתנגדות הנמדדת Rx (הן עשויות עם ארבעה מהדקים להפחתת השפעת התנגדויות המגע ומחוברות לרשת באמצעות מכשיר מיוחד עם ארבעה מהדקים), דוגמה נגד Ro ושני זוגות של נגדי עזר Rl, R2, R3, R4.
אורז. 3 סכמטי של גשר DC מדידה כפול
מאזן הגשר נקבע על ידי הנוסחה:
Rx = Ro NS (R1 / R2) — (r R3 / (r + R3 + R4)) NS (R1 / R2 — R4 / R3)
זה מראה שאם שני יחסי זרוע R1 / R2 ו-R4 / R3 שווים זה לזה, אז החסר הוא אפס.
למרות העובדה שההתנגדויות R1 ו-R4 המניעות את המחוון D מוגדרות זהה, עקב התפשטות הפרמטרים של ההתנגדויות R2 ו-R4, קשה מאוד להשיג זאת.
כדי לצמצם את שגיאת המדידה, יש לקחת את ההתנגדות של המגשר המחבר את נגד הייחוס Ro ואת ההתנגדות הנמדדת Rx קטנה ככל האפשר. בדרך כלל מחובר נגד מכויל מיוחד למכשיר. r... אז הביטוי המופחת הופך למעשה לאפס.
ניתן לקבוע את ערך ההתנגדות הנמדדת על ידי הנוסחה: Rx = Ro R1/R2
גשרי מדידת DC כפולים מתוכננים לפעול עם יחסי זרוע משתנים בלבד. רגישות הגשר הכפול תלויה ברגישות מצביע האפס, בפרמטרים של מעגל הגשר ובערך זרם ההפעלה. ככל שזרם ההפעלה עולה, הרגישות עולה.
הנפוצים ביותר הם גשרי מדידת DC משולבים המיועדים לעבודה על תוכניות גשר בודדות וכפולות.