The můstkové obvody se používají k měření různých hodnot komponent jako odpor, kapacita, indukčnost atd. Jednoduchá forma můstkového obvodu se skládá ze sítě čtyř odporových / impedančních ramen, která tvoří uzavřený obvod. Zdroj proudu je aplikován na dva protilehlé uzly a detektor proudu je připojen ke zbývajícím dvěma uzlům. Tento článek pojednává o práci Andersonova mostního obvodu a jeho aplikacích.
Můstkové obvody používají princip nulové indikace a srovnávací měřicí metodu, což je také známé jako „Podmínka vyvážení můstku při nulovém napětí. Můstkový obvod porovnává hodnoty neznámé součásti s hodnotami přesně známé standardní součásti. Přesnost tedy většinou závisí na můstkovém obvodu, nikoli na nulovém indikátoru.
Z výše uvedeného můstkového obvodu je vyrovnávací rovnice
Různé typy mostů
Dva typy můstků používaných k měření hodnot komponent. Jsou to mosty D.C a mosty A.C.
DC mosty jsou
- Wheatstoneův most
- Kelvinův most
Různé typy mostů A.C jsou,
- Most pro srovnání indukčnosti
- Most pro srovnání kapacity
- Maxwellův most
- Je tu most
- Andersonův most
- Scheringův most
- Vídeňský most
AC mosty
AC můstky se často používají k měření hodnoty neznámé impedance (vlastní / vzájemná indukčnost induktorů nebo přesná kapacita kondenzátorů). A.C můstkový obvod se skládá ze čtyř impedancí, zdroje napájení AC a vyváženého detektoru. Detektory rovnováhy obecně používané pro mosty A.C jsou
- Sluchátka (na frekvencích 250 Hz až 3 až 4 kHz)
- Nastavitelný obvod zesilovače (pro frekvenční rozsah 10 Hz až 100 Hz)
- Vibrační galvanometry (pro nízkou frekvenci od 5 Hz do 1 000 Hz)
Nulové odezvy (stav vyvážení můstku) lze dosáhnout změnou jednoho z můstků ramene. Impedance součásti je ve formě polárního proudu, který může mít velikost a hodnotu fázového úhlu. U obvodu střídavého proudu zobrazeného výše lze impedanci zapsat z hlediska velikosti a fázového úhlu
Kde Z1, Z2, Z3, Z4 jsou veličiny a θ1, θ2, θ3 a θ4 jsou fázové úhly. Součin všech impedancí musí být proveden v polární formě, kde se násobí všechny velikosti a je třeba přidat fázové úhly.
Zde musí být most vyvážený jak pro velikost podmínek, tak pro fázové úhly. Z výše uvedených rovnic musí být splněny dvě podmínky pro vyvážení můstku. Rovnicí velikostí obou stran dostaneme podmínku velikosti jako,
Z1.Z4 = Z2.Z3
A fázové úhly také, θ1 + θ4 = θ2 + θ3
Fázový úhel je kladná indukční impedance a –ve pro kapacitní impedance.
Andersons Bridge Stavba a práce
Andersonův most je A.C most používaný k měření vlastní indukčnosti cívky. Umožňuje měřit indukčnost cívky pomocí standardního kondenzátoru a rezistory. Nevyžaduje opakované vyvážení můstku. Jedná se o modifikaci Maxwellova mostu, ve které se také hodnota vlastní indukčnosti získá porovnáním se standardním kondenzátorem. Připojení je uvedeno níže.
Andersons Bridge Stavba a práce
Jedno rameno můstku se skládá z neznámého induktoru Lx se známým odporem v sérii s Lx. Tento odpor R1 zahrnuje odpor induktor . Kapacita C je standardní kondenzátor, kde r, R2, R3 a R4 jsou neinduktivní povahy.
Mostové bilanční rovnice jsou,
i1 = i3 a i2 = i4 + iC,
V2 = i2.R3 a V3 = i3.R3
V1 = V2 + ic.r a V4 = V3 + i C r
V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 a V4 = i4.R4
Nyní je napětí V dáno,
Z výše uvedeného obvodu R2, R4 a vzácného ve hvězdné formě, který je transformován do ekvivalentní delta formy, aby bylo možné najít rovnovážné rovnice mostu, jak je znázorněno na obrázku níže.
Prvky v ekvivalentní deltě jsou dány vztahem,
R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4
R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2
R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r
Nyní R7 posunuje zdroj, a proto nemá vliv na stav vyvážení. Zanedbáním R7 a přeskupením sítě, jak je uvedeno výše na obr. (B), tedy získáme Maxwellův indukční můstek.
Rovnice rovnováhy je tedy dána vztahem
Lx = CR3R5 a
R1 = R3. (R5 / R6)
Dosazením hodnot R5 a R6 dostaneme
Pokud použitý kondenzátor není dokonalý, hodnota indukčnosti zůstane nezměněna, ale hodnota R1 se změní. Metodu Andersonova můstku lze také použít k měření kondenzátoru C, pokud je k dispozici kalibrovaná vlastní indukčnost.
Výše uvedená rovnice, kterou jsme získali, je složitější, než jsme získali v Maxwellově můstku. Při pozorování výše uvedených rovnic můžeme snadno říci, že pro snadnější získání konvergence rovnováhy je třeba provést alternativní úpravy R1 a r v Andersonově můstku.
Nyní se podívejme, jak můžeme experimentálně získat hodnotu neznámého induktoru. Nejprve nastavte frekvenci generátoru signálu na slyšitelný rozsah. Nyní nastavte R1 a R tak, aby sluchátka (nulový detektor) vydávala minimální zvuk. Změřte hodnoty R1 a r (získané po těchto úpravách) pomocí multimetru. Použijte vzorec, který jsme odvodili výše, abychom zjistili hodnotu neznámé indukčnosti. Pokus lze opakovat s jinou hodnotou standardního kondenzátoru.
Výhody Andersonova mostu
- Používá se pevný kondenzátor, zatímco jiné můstky používají variabilní kondenzátor.
- Můstek slouží k přesnému určení indukčnosti v milimetrovém rozsahu.
- Tento můstek také poskytuje přesný výsledek pro stanovení kapacity z hlediska indukčnosti.
- Most je snadno vyvážitelný z hlediska konvergence ve srovnání s Maxwellovým mostem v případě nízkých hodnot Q.
Nevýhody Andersonova mostu
- Je to velmi komplikované než u jiných mostů z hlediska počtu použitých komponent.
- Rovnováhové rovnice je také obtížné odvodit.
- Most nelze snadno stínit kvůli dalšímu spojovacímu bodu, aby se zabránilo účinkům zbloudilých kapacit.
Aplikace Andersonova mostu
- Používá se k měření vlastní indukčnosti cívky (L)
- Zjistit hodnotu indukční reaktance (XL) cívky při konkrétní frekvenci
Z výše uvedených informací nakonec můžeme vyvodit závěr, že Andersonův most je dobře známý pro svou aplikaci, která měří vlastní indukčnost od několika mikro Henry přesně k několika Henrym. Doufáme, že jste tomuto konceptu lépe porozuměli. Kromě toho jakékoli pochybnosti týkající se tohoto konceptu nebo realizovat elektrické a elektronické projekty uveďte své cenné návrhy komentářem v sekci komentářů níže. Zde je otázka pro vás, Jaké jsou aplikace AC můstků?
