«Сердце науки - это измерение», и для измерения используются мостовые схемы для определения всех видов электрических и электронных параметров. Мы изучили несколько мостов в области электрических и электронных измерений и приборостроения. В таблице ниже показаны различные мосты с их использованием:
| S.No. | Название моста | Параметр, подлежащий определению |
| 1. | Уитстон | измерить неизвестное сопротивление |
| 2. | Андерсон | измерить самоиндукцию катушки |
| 3. | De-sauty | измерение очень малого значения емкости |
| 4. | Максвелл | измерить неизвестную индуктивность |
| 5. | Кельвин | используется для измерения неизвестных электрических резисторов ниже 1 Ом. |
| 6. | Wein | измерение емкости с точки зрения сопротивления и частоты |
| 7. | Сено | измерение неизвестного индуктора высокой стоимости |
Здесь мы поговорим о мосте Уитстона, который используется для измерения неизвестного сопротивления. Современный цифровой мультиметр помогает легко измерить сопротивление. Но преимущество моста Уитстона перед этим состоит в том, что он обеспечивает измерение очень низких значений сопротивления в диапазоне миллиОм.
Мост Уитстона
Сэмюэл Хантер Кристи изобрел мост Уитстона в 1833 году, и этот мост был усовершенствован и популяризирован сэром Чарльзом Уитстоном в 1843 году. Мост Уитстона представляет собой соединение четырех сопротивлений, образующих мост. Четыре сопротивления в цепи называются плечами моста. Мост используется для нахождения значения неизвестного сопротивления, соединенного с двумя известными резисторами, одним переменным резистором и гальванометром. Чтобы найти значение неизвестного сопротивления, отклонение гальванометра доводят до нуля, регулируя переменный резистор. Эта точка известна как точка баланса моста Уитстона.
Вывод
Как видно на рисунке, R1 и R2 - известные резисторы. R3 - переменный резистор, а Rx - неизвестное сопротивление. Мост подключен к источнику постоянного тока (аккумулятор).
Теперь, если мост находится в сбалансированном состоянии, тогда не должно быть тока, протекающего через гальванометр, и тот же ток I1 будет течь через R1 и R2. То же самое касается R3 и Rx, это означает, что ток (I2) через R3 и Rx останется прежним. Ниже приведены расчеты для определения неизвестного значения сопротивления, когда мост находится в сбалансированном состоянии (отсутствие тока между точками C и D).
V = IR (по закону Ома) VR1 = I1 * R1… уравнение (1) VR2 = I1 * R2… уравнение (2) VR3 = I2 * R3… уравнение (3) VRx = I2 * Rx… уравнение (4)
Падение напряжения на R1 и R3 одинаково, а падение напряжения на R2 и R4 также одинаково в состоянии сбалансированного моста.
I1 * R1 = I2 * R3… уравнение (5) I1 * R2 = I2 * Rx… уравнение (6)
О разделении уравнения (5) и уравнения (6)
R1 / R2 = R3 / Rx Rx = (R2 * R3) / R1
Итак, отсюда мы получаем значение Rx, которое является нашим неизвестным сопротивлением, и, следовательно, именно так мост Уитстона помогает в измерении неизвестного сопротивления.
Операция
Практически регулируют переменное сопротивление, пока значение тока через гальванометр не станет равным нулю. В этом случае мост называется сбалансированным мостом Уитстона. Получение нулевого тока через гальванометр дает высокую точность, так как незначительное изменение переменного сопротивления может нарушить состояние баланса.
Как показано на рисунке, в мосте R1, R2, R3 и Rx имеется четыре сопротивления. Где R1 и R2 - неизвестный резистор, R3 - переменное сопротивление, а Rx - неизвестное сопротивление. Если соотношение известных резисторов равно отношению настроенного переменного сопротивления и неизвестного сопротивления, в этом состоянии ток не будет течь через гальванометр.
В сбалансированном состоянии
R1 / R2 = R3 / Rx
Теперь, в этот момент у нас есть значения R1 , R2 и R3, поэтому легко найти значение Rx из приведенной выше формулы.
Из вышеуказанного условия, Rx = R2 * R3 / R1
Следовательно, значение неизвестного сопротивления рассчитывается по этой формуле, учитывая, что ток через гальванометр равен нулю.
Таким образом, нам нужно настроить потенциометр до момента, когда напряжение на C и D станет равным, в этом состоянии ток через точки C и D будет равен нулю, а показание гальванометра будет нулевым, в этом конкретном положении будет вызван мост Уитстона. Сбалансированное состояние. Эта полная операция объяснена в видео ниже:
пример
Давайте рассмотрим пример для понимания концепции моста Уитстона, поскольку мы берем неуравновешенный мост, чтобы вычислить соответствующее значение Rx (неизвестное сопротивление) для балансировки моста. Как мы знаем, если разница падений напряжения в точках C и D равна нулю, то мост находится в состоянии баланса.
Согласно принципиальной схеме, Для первого плеча ADB, Vc = {R2 / (R1 + R2)} * Vs
Подставив значения в приведенную выше формулу, Vc = {80 / (40 + 80)} * 12 = 8 вольт
Для ACB второго плеча, Vd = {R4 / (R3 + R4)} * Vs Vd = {120 / (360+ 120)} * 12 = 3 вольта
Итак, разница напряжений между точками C и D составляет:
Vout = Vc - Vd = 8 - 3 = 5 вольт
Если разница в падении напряжения на C и D положительная или отрицательная (положительная или отрицательная показывает направление дисбаланса), это показывает, что мост неуравновешен, и для его балансировки нам нужно другое значение сопротивления вместо R4.
Номинальное значение резистора R4, необходимого для балансировки схемы, составляет:
R4 = (R2 * R3) / R1 (состояние балансировочного моста) R4 = 80 * 360/40 R4 = 720 Ом
Следовательно, значение R4, необходимое для балансировки моста, составляет 720 Ом, потому что, если мост сбалансирован, разница падений напряжения на C и D равна нулю, а если вы можете использовать резистор на 720 Ом, разница напряжений будет равна нулю.
Приложения
- В основном используется при измерении очень низких значений неизвестного сопротивления в диапазоне миллиОм.
- При использовании варистора с мостом Уитстона мы также можем определить значение некоторых параметров, таких как емкость, индуктивность и импеданс.
- Использование моста Уитстона с операционным усилителем помогает измерять различные параметры, такие как температура, напряжение, свет и т. Д.