Mesures del pont

Circuit de pont: un esquema per connectar els elements d'un circuit elèctric (resistències, díodes rectificadors, etc.), caracteritzat per la presència d'una branca de pont entre dos punts del circuit que no estan directament connectats a la font d'energia elèctrica. El circuit del pont es basa en el circuit del pont de Wheatstone (Fig. 1).

El principi de funcionament del circuit del pont es basa en el fet que quan la relació d'impedàncies en els braços del pont és igual a За / Зб = ЗНС/Зд no hi ha corrent a la diagonal del pont (al dispositiu indicador ). En augmentar la sensibilitat de l'indicador zero, és possible aconseguir una igualtat molt precisa de les relacions d'impedància al circuit del pont. Les mesures del pont es basen en aquest principi.

Arròs. 1. Diagrama del pont (Diagrama del pont de Wheatstone)

Les fonts d'alimentació per als circuits de pont poden ser fonts de CC o CA. L'equilibri del pont és completament independent de les fluctuacions de la tensió d'alimentació.

Mesures de pont — Mètodes per mesurar els paràmetres de circuits elèctrics de corrent continu (resistència DC, corrent) i de corrent altern (resistència activa, capacitància, inductància, inductància mútua, freqüència, angle de pèrdua, factor de qualitat, etc.) mitjançant cadenes de pont. Les mesures de pont també s'utilitzen àmpliament per a mesures elèctriques de magnituds no elèctriques mitjançant sensors: convertidors intermedis de la quantitat mesurada en un paràmetre relacionat funcionalment del circuit elèctric.

Les mesures de ponts es realitzen mitjançant ponts de mesura (instal·lacions de ponts) pertanyents a la categoria d'aparells de comparació. En general, es basen en l'ús d'un determinat circuit elèctric format per diverses resistències conegudes i una desconeguda (mesurada), alimentat per una única font i equipat amb un dispositiu indicador.

En canviar les resistències conegudes, aquest circuit s'ajusta fins que s'assoleix una determinada distribució de tensions, indicada pel punter, en seccions individuals del circuit. És obvi que una relació determinada de tensions també correspon a una relació definida de resistències del circuit, per la qual és possible calcular la resistència desconeguda si es coneixen les altres resistències.

Històricament, la primera versió, la més senzilla i comú, de mesures de pont es va realitzar mitjançant un pont equilibrat amb quatre braços, que és un circuit d'anell de 4 resistències ("ponts de braç"), en el qual es connecten la font d'alimentació i el punter. en diagonal a vèrtexs oposats, sota forma de «ponts» (fig. 2).

Arròs. 2.

Si es compleix la condició R1R3 = R2R4 (respectivament, Z1Z3 = Z2Z4 en corrent altern), la tensió a la sortida del circuit del pont (independentment de la tensió d'alimentació) és zero (Ucd = 0), és a dir, el pont és " equilibrat «, que s'indica amb un punter zero .

L'estat estacionari del pont de corrent continu corresponent a la condició R1R3 = R2R4 es pot aconseguir ajustant només un paràmetre variable i també permet determinar només una resistència desconeguda.

Per aconseguir l'estat d'equilibri de corrent altern complex Z1Z3 = Z2Z4, que es descompon quan els valors complexos de les resistències Z = R + jx es substitueixen en dues condicions independents, s'han d'ajustar almenys dos paràmetres variables. En aquest cas, és possible determinar simultàniament dos components de la resistència complexa (per exemple, L i R o L i Q, C i tgφ, etc.).

Una varietat de ponts de CA de quatre braços són ponts ressonants... A més dels quatre braços, s'utilitzen esquemes de ponts més complexos: ponts dobles en corrent continu (Fig. 3) i braços múltiples (sis o set braços) - en alternança. corrent (per exemple, fig. 4) . Les condicions d'equilibri d'aquests circuits, per descomptat, difereixen de les indicades anteriorment.

Arròs. 3.

Arròs. 4.

Els ponts es poden utilitzar tant en mode equilibrat com no equilibrat. En aquest últim cas, el resultat de la mesura es determina sense ajustar les resistències, directament a partir del corrent o tensió a la sortida del circuit del pont, que són funcions de la resistència mesurada i de la tensió d'alimentació (aquesta última ha de ser estable). El dispositiu de sortida es calibra directament en el valor mesurat.

Les mesures del pont de CA es poden utilitzar en dos modes més: quasi equilibrat i mig equilibrat. Aquest últim es caracteritza pel fet que el circuit convencional de quatre braços (Fig. 2) s'ajusta utilitzant només un paràmetre variable fins que s'obté la tensió de sortida mínima (equilibri total, és a dir, Ucd= 0, que requereix la configuració de dos paràmetres, en aquest cas és inaccessible).

El moment d'assolir la tensió mínima Ucd ​​es pot determinar directament a partir d'un simple punter a la sortida del circuit, o més precisament, indirectament, basant-se, per exemple, en les relacions de fase dels vectors de tensió del circuit pont que es produeixen en aquest moment. de mig equilibri.

En el segon cas, els equips experimentals i indicadors són similars als utilitzats en el mode quasi equilibrat. Els components de la resistència mesurada es determinen: un - a partir del valor del paràmetre variable en el moment del mig equilibri, l'altre - a partir de la tensió de sortida del pont. Cal estabilitzar la tensió d'alimentació.

L'equilibri dels ponts de mesura es pot fer tant directament per una persona (ponts amb guiat manual) com amb l'ajuda d'un dispositiu automàtic (ponts de mesura automàtics).

Les mesures de pont s'utilitzen tant per mesurar valors de resistència com per determinar les desviacions d'aquests valors d'un valor nominal determinat. Es troben entre els mètodes de mesura més comuns i avançats. Els ponts produïts en sèrie tenen classes de precisió de 0,02 a 5 per a corrent continu i de 0,1 a 5 per a corrent alterna.