వంతెన కొలతలు

బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ - ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్ (నిరోధకాలు, రెక్టిఫైయర్ డయోడ్లు మొదలైనవి) యొక్క మూలకాలను కనెక్ట్ చేసే పథకం, ఇది విద్యుత్ శక్తి యొక్క మూలానికి నేరుగా కనెక్ట్ చేయబడని సర్క్యూట్ యొక్క రెండు పాయింట్ల మధ్య వంతెన శాఖ ఉనికిని కలిగి ఉంటుంది. వంతెన సర్క్యూట్ వీట్‌స్టోన్ బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది (Fig. 1).

బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ యొక్క ఆపరేషన్ సూత్రం వంతెన యొక్క చేతుల్లోని ఇంపెడెన్స్‌ల నిష్పత్తి За / Зб = ЗНС/Зд కు సమానంగా ఉన్నప్పుడు వంతెన యొక్క వికర్ణంలో (సూచిక పరికరంలో) కరెంట్ ఉండదు అనే వాస్తవం ఆధారంగా ఉంటుంది. ) సున్నా సూచిక యొక్క సున్నితత్వాన్ని పెంచడం ద్వారా, వంతెన సర్క్యూట్లో ఇంపెడెన్స్ నిష్పత్తుల యొక్క చాలా ఖచ్చితమైన సమానత్వాన్ని సాధించడం సాధ్యపడుతుంది. వంతెన కొలతలు ఈ సూత్రంపై ఆధారపడి ఉంటాయి.

అన్నం. 1. వంతెన రేఖాచిత్రం (వీట్‌స్టోన్ వంతెన రేఖాచిత్రం)

బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్‌లకు విద్యుత్ సరఫరాలు DC లేదా AC మూలాధారాలు కావచ్చు. బ్రిడ్జ్ బ్యాలెన్సింగ్ అనేది సరఫరా వోల్టేజ్ హెచ్చుతగ్గుల నుండి పూర్తిగా స్వతంత్రంగా ఉంటుంది.

వంతెన కొలతలు — డైరెక్ట్ కరెంట్ (DC రెసిస్టెన్స్, కరెంట్) మరియు ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ (యాక్టివ్ రెసిస్టెన్స్, కెపాసిటెన్స్, ఇండక్టెన్స్, మ్యూచువల్ ఇండక్టెన్స్, ఫ్రీక్వెన్సీ, యాంగిల్ ఆఫ్ లాస్, క్వాలిటీ ఫ్యాక్టర్ మొదలైనవి) యొక్క ఎలక్ట్రిక్ సర్క్యూట్‌ల పారామితులను కొలిచే పద్ధతులు వంతెన గొలుసులు. వంతెన కొలతలు సెన్సార్లను ఉపయోగించి నాన్-ఎలక్ట్రిక్ పరిమాణాల విద్యుత్ కొలతలకు కూడా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి - విద్యుత్ సర్క్యూట్ యొక్క క్రియాత్మకంగా సంబంధిత పరామితిగా కొలిచిన పరిమాణం యొక్క ఇంటర్మీడియట్ కన్వర్టర్లు.

పోలిక పరికరాల వర్గానికి చెందిన కొలిచే వంతెనలను (వంతెన సంస్థాపనలు) ఉపయోగించి వంతెన కొలతలు నిర్వహించబడతాయి. సాధారణంగా, అవి అనేక తెలిసిన మరియు ఒక తెలియని (కొలిచిన) ప్రతిఘటనతో కూడిన నిర్దిష్ట విద్యుత్ వలయం యొక్క ఉపయోగంపై ఆధారపడి ఉంటాయి, ఒకే మూలం ద్వారా శక్తిని పొందుతాయి మరియు సూచిక పరికరంతో అమర్చబడి ఉంటాయి.

తెలిసిన ప్రతిఘటనలను మార్చడం ద్వారా, సర్క్యూట్ యొక్క వ్యక్తిగత విభాగాలలో వోల్టేజ్‌ల పంపిణీని పాయింటర్ ద్వారా సూచించే నిర్దిష్టమైన వరకు ఈ సర్క్యూట్ సర్దుబాటు చేయబడుతుంది. వోల్టేజీల యొక్క ఇచ్చిన నిష్పత్తి కూడా సర్క్యూట్ నిరోధకతల యొక్క ఖచ్చితమైన నిష్పత్తికి అనుగుణంగా ఉంటుందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, దీని ద్వారా ఇతర ప్రతిఘటనలు తెలిసినట్లయితే తెలియని ప్రతిఘటనను లెక్కించడం సాధ్యమవుతుంది.

చారిత్రాత్మకంగా, వంతెన కొలతల యొక్క మొదటి, సరళమైన మరియు అత్యంత సాధారణ వెర్షన్ నాలుగు చేతులతో సమతుల్య వంతెన ద్వారా గ్రహించబడింది, ఇది విద్యుత్ సరఫరా మరియు పాయింటర్ అనుసంధానించబడిన 4 రెసిస్టర్‌ల ("ఆర్మ్" వంతెనలు) యొక్క రింగ్ సర్క్యూట్. వికర్ణంగా వ్యతిరేక శీర్షాలకు, «వంతెనలు» రూపంలో (అంజీర్ 2).

అన్నం. 2.

షరతు R1R3 = R2R4 కలిసినట్లయితే (వరుసగా, ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ వద్ద Z1Z3 = Z2Z4), బ్రిడ్జ్ సర్క్యూట్ అవుట్‌పుట్ వద్ద వోల్టేజ్ (సరఫరా వోల్టేజ్‌తో సంబంధం లేకుండా) సున్నా (Ucd = 0), అంటే వంతెన " సమతుల్య «, ఇది సున్నా పాయింటర్ ద్వారా సూచించబడుతుంది.

R1R3 = R2R4 పరిస్థితికి సంబంధించిన DC వంతెన యొక్క స్థిరమైన స్థితిని కేవలం ఒక వేరియబుల్ పారామీటర్‌ని మాత్రమే సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా సాధించవచ్చు మరియు ఒక తెలియని ప్రతిఘటనను మాత్రమే నిర్ణయించడానికి అనుమతిస్తుంది.

కాంప్లెక్స్ ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ సమతౌల్య స్థితి Z1Z3 = Z2Z4 సాధించడానికి, ఇది ప్రతిఘటనల యొక్క సంక్లిష్ట విలువలు Z = R + jx రెండు స్వతంత్ర పరిస్థితులలో ప్రత్యామ్నాయంగా ఉన్నప్పుడు కుళ్ళిపోతుంది, కనీసం రెండు వేరియబుల్ పారామితులను సర్దుబాటు చేయాలి. ఈ సందర్భంలో, సంక్లిష్ట నిరోధకత యొక్క రెండు భాగాలను ఏకకాలంలో గుర్తించడం సాధ్యమవుతుంది (ఉదాహరణకు, L మరియు R లేదా L మరియు Q, C మరియు tgφ, మొదలైనవి).

వివిధ రకాల నాలుగు-చేతుల AC వంతెనలు ప్రతిధ్వనించే వంతెనలు... నాలుగు-చేతులతో పాటు, మరింత క్లిష్టమైన వంతెన పథకాలు ఉపయోగించబడతాయి - డైరెక్ట్ కరెంట్ (Fig. 3) మరియు బహుళ చేతులు (ఆరు లేదా ఏడు చేతులు) - ప్రత్యామ్నాయంపై ప్రస్తుత (ఉదాహరణకు, Fig. 4) . ఈ సర్క్యూట్‌ల కోసం సమతౌల్య పరిస్థితులు, పైన ఇచ్చిన వాటికి భిన్నంగా ఉంటాయి.

అన్నం. 3.

అన్నం. 4.

వంతెనలను సమతుల్య మరియు అసమతుల్యత మోడ్‌లో ఉపయోగించవచ్చు. తరువాతి సందర్భంలో, కొలిచిన ప్రతిఘటన మరియు సరఫరా వోల్టేజ్ (రెండోది స్థిరంగా ఉండాలి) యొక్క విధులు అయిన వంతెన సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద ఉన్న కరెంట్ లేదా వోల్టేజ్ నుండి నేరుగా రెసిస్టెన్స్‌లను సర్దుబాటు చేయకుండా కొలత ఫలితం నిర్ణయించబడుతుంది. అవుట్‌పుట్ పరికరం నేరుగా కొలిచిన విలువలో క్రమాంకనం చేయబడుతుంది.

AC వంతెన కొలతలను మరో రెండు మోడ్‌లలో ఉపయోగించవచ్చు: పాక్షిక-సమతుల్య మరియు సగం-సమతుల్యత. కనిష్ట అవుట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ని పొందే వరకు (పూర్తి సమతౌల్యం, అంటే Ucd= 0, దీనికి రెండు పారామితుల అమరిక అవసరమయ్యే వరకు, సంప్రదాయ ఫోర్-ఆర్మ్ సర్క్యూట్ (Fig. 2) కేవలం ఒక వేరియబుల్ పరామితిని ఉపయోగించి సర్దుబాటు చేయబడుతుందనే వాస్తవం రెండోది వర్గీకరించబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో అది చేరుకోలేనిది).

కనిష్ట వోల్టేజ్ Ucdకి చేరుకునే క్షణం నేరుగా సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద ఒక సాధారణ పాయింటర్ నుండి నిర్ణయించబడుతుంది లేదా మరింత ఖచ్చితంగా - పరోక్షంగా - ఆధారంగా, ఉదాహరణకు, క్షణంలో సంభవించే వంతెన సర్క్యూట్ యొక్క వోల్టేజ్ వెక్టర్స్ యొక్క దశ సంబంధాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సగం-సమతుల్యత.

రెండవ సందర్భంలో, ప్రయోగాత్మక మరియు సూచించే పరికరాలు పాక్షిక-సమతుల్య మోడ్‌లో ఉపయోగించిన వాటికి సమానంగా ఉంటాయి. కొలిచిన ప్రతిఘటన యొక్క భాగాలు నిర్ణయించబడతాయి: ఒకటి - సగం-సమతుల్యత సమయంలో వేరియబుల్ పరామితి యొక్క విలువ నుండి, మరొకటి - వంతెన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ నుండి. సరఫరా వోల్టేజ్ స్థిరీకరించబడాలి.

కొలిచే వంతెనల బ్యాలెన్సింగ్ నేరుగా ఒక వ్యక్తి (మాన్యువల్ గైడెన్స్‌తో వంతెనలు) మరియు ఆటోమేటిక్ పరికరం (ఆటోమేటిక్ కొలిచే వంతెనలు) సహాయంతో చేయవచ్చు.

ప్రతిఘటన విలువలను కొలవడానికి మరియు ఇచ్చిన నామమాత్రపు విలువ నుండి ఈ విలువల విచలనాలను నిర్ణయించడానికి వంతెన కొలతలు ఉపయోగించబడతాయి. అవి అత్యంత సాధారణ మరియు అధునాతన కొలత పద్ధతుల్లో ఒకటి. సిరీస్-ఉత్పత్తి చేయబడిన వంతెనలు DC కరెంట్ కోసం 0.02 నుండి 5 వరకు మరియు AC కోసం 0.1 నుండి 5 వరకు ఖచ్చితత్వ తరగతులను కలిగి ఉంటాయి.