Hoe worden DC-meetbruggen geplaatst en bediend?

Het apparaat van enkele meetbruggen van gelijkstroom

Een enkele gelijkstroom bestaat uit drie voorbeeldweerstanden (meestal instelbaar) R1, R2, R3 (Fig. 1, a), die in serie zijn geschakeld met de gemeten weerstand Rx in het brugcircuit.

Op een van de diagonalen van dit circuit wordt stroom gezet vanuit de EMF-bron GB, en een zeer gevoelige galvanometer RA is verbonden met de andere diagonaal via de schakelaar SA1 en de beperkende weerstand Ro.

Rijst. 1. Schema's van enkelvoudige gelijkstroommeetbruggen: a — algemeen; b - met een vloeiende verandering in de armverhouding en een scherpe verandering in de vergelijkingsarm.

Het schema werkt als volgt. Wanneer voeding wordt geleverd via weerstanden Rx, Rl, R2, R3, stromen I1 en I2… Deze stromen veroorzaken een spanningsval over weerstanden Uab, Ubc, Uad en Udc.

Als deze spanningsdalingen verschillend zijn, zullen de potentialen op de punten φa, φb en φc niet hetzelfde zijn.Dus als je de galvanometer aanzet met de schakelaar SA1, dan is een stroom gelijk aan Azr = (φb — φd) / Po.

De taak van de meter is om de brug in evenwicht te brengen, dat wil zeggen om de potentialen van de punten φb en φd gelijk te maken, met andere woorden, de galvanometerstroom tot nul te reduceren.

Om dit te doen, beginnen ze de weerstanden van weerstanden R1, R2 en R3 te veranderen totdat de galvanometerstroom nul wordt.

Bij Azr = 0 kan worden gesteld dat φb = φd... Dit is alleen mogelijk als de spanning Uab — Uad en type BC daalt. = Udc.

Vervang in deze uitdrukkingen de spanningsvalwaarden Uad =I2R3, Ubc = I1R1, Udc = I2R2 en Uab = I1Rx, we krijgen twee gelijkheden: I1Rx = I2R3, I1R1 = I2R2

Als we de eerste gelijkheid delen door de tweede, krijgen we RHC / R1 = R3 / R2 of RNS R2 = R1 R3

De laatste gelijkheid is de evenwichtsvoorwaarde van een single-bridge DC.

Hieruit volgt dat de brug in evenwicht is wanneer de producten van de weerstanden van de tegenoverliggende armen gelijk zijn. Daarom wordt de gemeten weerstand bepaald door de formule Rx = R1R3 / R2

In echte unitaire bruggen, ofwel de weerstand van de weerstand R1 (de comparatorarm genoemd) of de verhouding van de weerstanden R3/R2.

Er zijn meetbruggen waarbij alleen de weerstand van de referentiearm verandert en de verhouding R3/R2 constant blijft. Omgekeerd verandert alleen de verhouding R3/R2, terwijl de weerstand van de vergelijkingsarm constant blijft.

De meest voorkomende zijn de meetbruggen, waarbij de weerstand R1 soepel verandert en met sprongen, meestal veelvouden van 10, de verhouding R3 / R2 verandert (Fig. 1, b), bijvoorbeeld in de gebruikelijke meetbruggen P333.

Rijst. 2.Gelijkstroom meetbrug P333

Elke meetbrug wordt gekenmerkt door een weerstandsmeetbereik van Rmin tot Rmax. Een belangrijke parameter van de brug is de gevoeligheid. Sm = SGСcx, waarbij Sg =da /dIg de gevoeligheid van de galvanometer is, Scx =dIG/dR — gevoeligheid van het circuit.

Als we Sg en Scx in Sm vervangen, krijgen we Sm = da/dR.

Soms wordt het concept van de relatieve gevoeligheid van de meetbrug gebruikt:

Cm= da/ (dR / R).

waar dR / R - de relatieve verandering in weerstand in de gemeten arm, da - afbuighoek van de galvanometernaald.

Afhankelijk van het ontwerp wordt onderscheid gemaakt tussen standaard en lineaire (record) meetbruggen.

In de winkelgebaseerde meetbrug worden de armweerstanden gemaakt in de vorm van een plug of hefboom, meerwaardige metingen van elektrische weerstand (weerstanden), in recordbruggen wordt de vergelijkingsarm gemaakt in de vorm van een winkelweerstand, en de afbuigarmen hebben de vorm van een weerstand, gescheiden door een schuif in twee verstelbare delen.

Toegestane fout, enkele meetbruggen van gelijkstroom hebben een nauwkeurigheidsklasse: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 1.0; 5.0. De numerieke waarde van de nauwkeurigheidsklasse komt overeen met de grootste toegestane waarde van de relatieve fout.

De fout van een enkele DC-brug hangt af van de mate van meetbaarheid van de weerstanden van de aansluitdraden en contacten met de gemeten weerstand. Hoe kleiner de gemeten weerstand, hoe groter de fout. Daarom worden dubbele DC-bruggen gebruikt om lage weerstanden te meten.

DC dual bridge-apparaat

De armen van de dubbele (zesarmige) meetbrug zijn de gemeten weerstand Rx (ze zijn gemaakt met vier klemmen om de invloed van contactweerstanden te verminderen en zijn verbonden met het netwerk door een speciaal apparaat met vier klemmen), een voorbeeld weerstand Ro en twee paar hulpweerstanden Rl, R2, R3, R4.

Rijst. 3 Schematische weergave van een DC-brug met dubbele meting

De balans van de brug wordt bepaald door de formule:

Rx = Ro NS (R1 / R2) — (r R3 / (r + R3 + R4)) NS (R1 / R2 — R4 / R3)

Hieruit blijkt dat als twee armverhoudingen R1/R2 en R4/R3 aan elkaar gelijk zijn, de afgetrokken waarde nul is.

Ondanks het feit dat de weerstanden R1 en R4 die de schuifregelaar D verplaatsen, hetzelfde zijn ingesteld, is dit vanwege de spreiding van de parameters van de weerstanden R2 en R4 erg moeilijk te bereiken.

Om de meetfout te verminderen, moet de weerstand van de jumper die de referentieweerstand Ro verbindt met de gemeten weerstand Rx zo klein mogelijk worden genomen. Aan het apparaat is meestal een speciale gekalibreerde weerstand bevestigd. r… Dan wordt de afgetrokken uitdrukking praktisch nul.

De waarde van de gemeten weerstand kan worden bepaald met de formule: Rx = Ro R1/R2

Dubbele DC-meetbruggen zijn ontworpen om alleen met variabele armverhoudingen te werken. De gevoeligheid van de dubbele brug hangt af van de gevoeligheid van de nulwijzer, de parameters van het brugcircuit en de waarde van de bedrijfsstroom. Naarmate de bedrijfsstroom toeneemt, neemt de gevoeligheid toe.

De meest voorkomende zijn gecombineerde DC-meetbruggen die zijn ontworpen om te werken op schema's met enkele en dubbele bruggen.