Мостові схеми
Мостові схеми
Мостові схеми використовуються в різних областях електроніки для проведення вимірювань, для керування і забезпечення можливості зчитування змінних. Разом із мостовими схемами використовуються такі чутливі елементи, як гальванометри відкалібровані вимірювальні прилади і давачі, які забезпечують у випадку розбалансу звукову або світлову сигналізацію.
В вимірювальній техніці мостові схеми використовуються для визначення величин опорів, ємностей або індуктивностей, а також частоти сигналу. В системах управління мостові схеми встановлюють наявність розбалансу між двома напругами, на основі чого виробляються сигнали корекції помилок. Мостові схеми використовуються в джерелах живлення, а також в деяких схемах детектування.
Цей матеріал носить чисто пізнавальний характер для тих хто має бажання знайти більше. По друге - дуже рідко в літературі подібні матеріали зібрані в одному місці. По третє - задовольнити цікавість тих молодих людей, які цікавляться вимірюванням фізичних величин.
1 Міст Уітстона
Рисунок 1
В цій схемі резистори утворюють плечі мостового кола, в діагональ ввімкнений індикаторний прилад, до двох інших вузлів підводиться постійна напруга. Така схема може бути використана також із джерелом змінної напруги і вимірювачем, який працює на змінному струмі. Проте на постійному струмі можна використати тільки резистивний міст, так як при наявності індуктивності або ємності необхідне джерело змінного струму.
В схемі на рисунку 1 Rs є стандартним резистором, величина якого відома, а Rx - резистор невідомої величини . Існує багато станів рівноваги мостика Уітстона, одне із них показано на рисунку 2. На цій схемі всі резистори мають однакову величину, тому між верхнім і нижнім вузлами немає різниці потенціалів. В цьому випадку стрілка гальванометра буде знаходитись в положенні яке відповідає рівновазі (вказує на нуль).
Для різних умов рівноваги зображених на рисунку 1 величину невідомого опору Rx можна визначити із співвідношення, що виражає умову рівноваги моста: Rx=Rs*R2/R1
Може бути також використаний для вимірювання величини індуктивності або ємності. В цьому випадку необхідно використовувати джерело змінної напруги та вимірювальний прилад, який працює на змінному струмові. При наявності змінного струму індуктивний реактивний опір викличе падіння напруги на котушці індуктивності аналогічно тому, як напруга падає на резисторах в плечах моста. Отже, якщо падіння напруги на R2 рівне падінню напруги на Lx, міст врівноважується і можна визначити невідому величину Lx за формулою: Lx=Ls*R2/R1.
Для ємнісного моста функція реактивного опору є зворотною, оскільки реактивний опір конденсатора зменшується при збільшенні його ємності. Тому в рівноважному стані моста відношення опорів R1 i R2 визначить шукану ємність: Cx=Cs*R1/R2.
Міст Овена
Робота моста Овена, типова схема якого показана на рисунку 5, основана на співставленні індуктивності і ємності. В цій схемі невідома індуктивність позначена Lx, а резистивна складова індуктивного опору Rx. Для врівноваження моста можна змінювати ємність конденсатора С, або ж послідовно з Lx ввімкнути змінний резистор. В стані рівноваги моста величину індуктивності Lx можна визначити за формулою: Lx=R1*R2*C2.
Величина резистивної складової індуктивного опору визначається наступним виразом Rx=C2/C1*Rs.
Міст Максвелла
Ще одним приладом для визначення величини індуктивності, по методу порівняння індуктивності і ємності, є міст Максвелла. Типова схема цього моста показана на рисунку 6. Величина Lx знаходиться по формулі Lx=R1*Rs*C1. Для розрахунку величини резистивної складової опору котушки індуктивності можна використати наступну формулу Rx=R1/R2*Rs.
Міст Віна
Міст Віна використовується для вимірювання частоти. Його можна використовувати для перевірки величини ємності за даним опором і частоті прикладеної змінної напруги. Якщо Cx=Cs, Rx=Rs i R2=2R, то вимірювана частота визначається за виразом: f=1/628RxCx. Схема моста Віна зображена на рисунку 7.
Резонансний міст
Резонансний міст показаний на рисунку 8 є мостом типу RLC. В рівноважному стані плече моста яке складається з Rx, C1, Lx, на частоті прикладеного сигналу знаходиться в резонансі, ось чому стає чисто резистивною. Це пояснюється тим, що на резонансній частоті реактивний опір конденсатора C1 рівне по величині і протилежне по знакові реактивного опору котушки індуктивності Lx. Внаслідок цього відповідна реактивна складова взаємно компенсується і міст працює як чисто резистивний. Ось чому цей міст використовується для вимірювань індуктивності або імпеданса. Величина індуктивності резонансного моста при виконанні умов рівноваги зв'язана з кутовою частотою наступним співвідношенням
Невідому величину Rx можна визначити за допомогою наступної формули: Rx=Rs/R2*R1.
Невідому величину Rx можна визначити за допомогою наступної формули: Rx=Rs/R2*R1.
Міст Хея
На рисунку 9 зображений міст Хея. Цей міст аналогічний мостові Максвелла, який описаний вище, за виключенням того, що конденсатор C1 і резистор R2 ввімкнені не паралельно, а послідовно. Міст Хея використовують для вирівнювань індуктивностей дуже великої величини. Невідомі індуктивність і опір розраховується за формулою: 
Міст Шерінга
Міст Шерінга, зображений на рисунку 10, використовують для високовольтних вимірювань. Невідому величину ємності конденсатора Cx знаходять із наступного виразу Cx=Cs/R1*R2.
Керівник гуртка Нікуліца В.Г., UT1YN
Студент 4 курсу ЧНУ Ватрич Д.О. UR5YVD
P.S. Компютерний набір матеріалу виконано студентом 4 курсу ЧНУ Ватрич Д.О.
Коментарі
Дописати коментар