Budowa obwodu mostkowego Andersona, jego działanie i zastosowanie

Plik obwody mostkowe służą do pomiaru różnych wartości składowych jak rezystancja, pojemność, indukcyjność, itp. Prosta forma obwodu mostkowego składa się z sieci czterech ramion oporników / impedancji, które tworzą obwód zamknięty. Źródło prądu jest podawane do dwóch przeciwległych węzłów, a detektor prądu jest podłączony do pozostałych dwóch węzłów. W tym artykule omówiono działanie obwodu mostka Andersona i jego zastosowania.

Obwody mostkowe wykorzystują zasadę wskazania zerowego i metodę pomiaru porównawczego, znaną również jako „stan równowagi mostka przy zerowym napięciu. Obwód mostkowy porównuje wartości nieznanego komponentu z dokładnie znanym komponentem standardowym. Zatem dokładność zależy głównie od obwodu mostka, a nie od wskaźnika zerowego.

Z powyższego obwodu mostka równanie równoważące jest

Różne typy mostów

Dwa rodzaje mostków używanych do pomiaru wartości składowych. Są to mosty DC i mosty AC.

Mosty D.C są

• Most Wheatstone'a
• Most Kelvina

Różne typy mostów AC to:

• Mostek porównawczy indukcyjności
• Mostek porównawczy pojemności
• Most Maxwella
• Jest most
• Most Andersona
• Most Scheringa
• Most wiedeński

Mosty A.C

Mostki prądu przemiennego są często używane do dokładnego pomiaru wartości nieznanej impedancji (indukcyjności własnej / wzajemnej cewek lub pojemności kondensatorów). Obwód mostka prądu zmiennego składa się z czterech impedancji, źródła zasilania prądu zmiennego i zbalansowanego detektora. Detektory równowagi zwykle używane w mostkach prądu przemiennego to

• Słuchawki (o częstotliwości od 250 Hz do 3 do 4 kHz)
• Przestrajalny obwód wzmacniacza (dla zakresu częstotliwości od 10 Hz do 100 Hz)
• Galwanometry wibracyjne (dla niskich częstotliwości od 5 Hz do 1000 Hz)

Odpowiedź zerową (stan równowagi mostka) można uzyskać zmieniając jedno z ramion mostka. Impedancja elementu jest w postaci biegunowej, która może mieć wielkość i wartość kąta fazowego. W przypadku obwodu prądu zmiennego pokazanego powyżej impedancję można zapisać w kategoriach wielkości i kąta fazowego

Gdzie Z1, Z2, Z3, Z4 to wielkości, a θ1, θ2, θ3 i θ4 to kąty fazowe. Iloczyn wszystkich impedancji należy przeprowadzić w postaci biegunowej, w której mnożą się wszystkie wielkości i należy dodać kąty fazowe.

Tutaj mostek musi być zrównoważony zarówno pod względem wielkości warunków, jak i kątów fazowych. Z powyższych równań wynikają dwa warunki, które muszą być spełnione dla równowagi mostu. Porównując wielkości obu stron, otrzymamy warunek wielkości jako,

Z1.Z4 = Z2.Z3

A także kąty fazowe, θ1 + θ4 = θ2 + θ3

Kąt fazowy wynosi + ve impedancje indukcyjne i –ve dla impedancji pojemnościowych.

Budowa i praca mostu Andersonsa

Mostek Andersona to mostek prądu zmiennego używany do pomiaru indukcyjności własnej cewki. Umożliwia pomiar indukcyjności cewki używając standardowego kondensatora i rezystory. Nie wymaga wielokrotnego równoważenia mostu. Jest to modyfikacja mostka Maxwella, w której również wartość indukcyjności własnej uzyskuje się porównując ją ze standardowym kondensatorem. Połączenia pokazano poniżej.

Budowa i praca mostu Andersonsa

Jedno ramię mostka składa się z nieznanej cewki indukcyjnej Lx o znanej rezystancji połączonej szeregowo z Lx. Ta rezystancja R1 obejmuje opór induktor . Pojemność C to standardowy kondensator, przy czym r, R2, R3 i R4 nie mają charakteru indukcyjnego.

Równania równowagi mostu to:

i1 = i3 oraz i2 = i4 + i_do,

V2 = i2.R3 i V3 = i3.R3

V1 = V2 + ic.r i V4 = V3 + ja _do r

V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 i V4 = i4.R4

Teraz napięcie V jest podane przez,

Z powyższego obwodu R2, R4 i rzadka w postaci gwiazdy, która jest przekształcana w jej równoważną formę delta w celu znalezienia równań równowagi mostu, jak pokazano na poniższym rysunku.

Elementy w równoważnej delcie są podane przez,

R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4

R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2

R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r

Teraz R7 bocznikuje źródło, a więc nie wpływa na stan wyważenia. Tak więc, zaniedbując R7 i przestawiając sieć, jak na powyższym rysunku (b), otrzymujemy mostek indukcyjności Maxwella.

Zatem równanie bilansu jest podane przez

Lx = CR3R5 i

R1 = R3. (R5 / R6)

Podstawiając wartości R5 i R6, otrzymamy

Jeśli zastosowany kondensator nie jest doskonały, wartość indukcyjności pozostaje niezmieniona, ale zmienia się wartość R1. Metoda mostka Andersona może być również wykorzystana do pomiaru kondensatora C, jeśli dostępna jest skalibrowana indukcyjność własna.

Powyższe równanie, które otrzymaliśmy, jest bardziej złożone niż otrzymaliśmy na moście Maxwella. Obserwując powyższe równania, możemy łatwo powiedzieć, że aby łatwiej uzyskać zbieżność równowagi, należy dokonywać naprzemiennych korekt R1 ir w mostku Andersona.

Spójrzmy teraz, jak możemy eksperymentalnie uzyskać wartość nieznanego induktora. Najpierw ustaw częstotliwość generatora sygnału na słyszalny zakres. Teraz wyreguluj R1 i r tak, aby słuchawki (detektor zerowy) dawały minimalny dźwięk. Zmierz wartości R1 i r (uzyskane po tych ustawieniach) za pomocą multimetru. Użyj wzoru, który wyprowadziliśmy powyżej, aby znaleźć wartość nieznanej indukcyjności. Eksperyment można powtórzyć z inną wartością standardowego kondensatora.

Zalety mostu Andersonsa

• Używany jest stały kondensator, podczas gdy inne mostki używają kondensatora zmiennego.
• Mostek służy do dokładnego wyznaczania indukcyjności w zakresie milimetrowym.
• Ten mostek daje również dokładny wynik do określenia pojemności w kategoriach indukcyjności.
• Mostek jest łatwy do zrównoważenia z punktu widzenia konwergencji w porównaniu z mostkiem Maxwella w przypadku niskich wartości Q.

Wady Andersons Bridge

• Jest to bardzo skomplikowane niż inne mosty pod względem liczby użytych komponentów.
• Równania bilansowe są również trudne do wyprowadzenia.
• Mostek nie może być łatwo ekranowany ze względu na dodatkowy punkt połączenia, aby uniknąć skutków błądzących pojemności.

Zastosowania Andersons Bridge

• Służy do pomiaru indukcyjności własnej cewki (L)
• Aby znaleźć wartość reaktancji indukcyjnej (XL) cewki przy określonej częstotliwości

Na podstawie powyższych informacji możemy wreszcie wywnioskować, że most Andersona jest dobrze znany ze swojego zastosowania do precyzyjnego pomiaru indukcyjności własnej od kilku mikro Henryków do kilku Henryków. Mamy nadzieję, że lepiej zrozumieliście tę koncepcję. Ponadto wszelkie wątpliwości dotyczące tej koncepcji lub do realizujemy projekty elektryczne i elektroniczne proszę, podaj swoje cenne sugestie, komentując w sekcji komentarzy poniżej. Oto pytanie do Ciebie, Jakie są zastosowania mostków AC?