Anderson híd áramkörének megépítése, működése és alkalmazása

A híd áramkörökkel mérik a különböző komponensértékeket mint az ellenállás, a kapacitás, az induktivitás stb. A híd áramkör egyszerű formája négy ellenállásból / impedancia karból álló hálózatból áll, amely zárt áramkört képez. Áramforrást két ellentétes csomópontra vezetünk, és a fennmaradó két csomópontra áramérzékelő csatlakozik. Ez a cikk az Andersons híd áramkör működését és alkalmazásait tárgyalja.

A hídáramkörök a nullindikálás elvét és az összehasonlító mérési módszert alkalmazzák, ezt más néven „Hídegyensúly-feltétel nulla feszültség mellett. A híd áramkör összehasonlítja egy ismeretlen alkatrész és egy pontosan ismert standard komponens értékeit. Így a pontosság leginkább a híd áramkörétől függ, és nem a null-mutatótól.

A fenti hídkörből a kiegyenlítő egyenlet az

Különböző típusú hidak

Kétféle híd használható az alkatrészértékek mérésére. Ezek DC-hidak és AC-hidak.

A D.C hidak

• Wheatstone híd
• Kelvin híd

A különféle típusú AC hidak,

• Induktivitás-összehasonlító híd
• Kapacitás összehasonlító híd
• Maxwell hídja
• Van híd
• Anderson hídja
• Schering híd
• Bécsi híd

A.C hidak

A váltakozó áramú hidakat gyakran használják az ismeretlen impedancia értékének (az induktorok saját / kölcsönös induktivitása vagy a kondenzátorok kapacitásának pontos mérésére). Az A.C híd áramköre négy impedanciából, egy AC tápforrásból és egy kiegyensúlyozott detektorból áll. Az AC-hidakhoz általában használt mérlegdetektorok

• Fejhallgató (250–3–4 kHz frekvencián)
• Hangolható erősítő áramkör (10HZ és 100Hz közötti frekvenciatartományhoz)
• Rezgésgalvanométerek (5 Hz és 1000 Hz közötti alacsony frekvenciájú frekvenciákhoz)

A null válasz (hídegyensúly feltétel) az egyik hídkar megváltoztatásával érhető el. Egy alkatrész impedanciája olyan poláris formában van, amely nagyságrendű és fázisszögértékű lehet. A fent látható A.C áramkör esetében az impedancia felírható nagyságrendben és fázisszögben

Ahol Z1, Z2, Z3, Z4 a nagyságrend, és θ1, θ2, θ3 és θ4 fázisszög. Az összes impedancia szorzatát poláris formában kell elvégezni, ahol minden nagyságrend megsokszorozódik, és hozzá kell adni a fázisszögeket.

Itt a hídnak kiegyensúlyozottnak kell lennie mind a feltételek nagysága, mind a fázisszögek szempontjából. A fenti egyenletek közül két feltételnek kell teljesülnie a hídmérleghez. Mindkét oldal nagyságának megegyezésével megkapjuk a nagyságrendet,

Z1.Z4 = Z2.Z3

És a fázisszögek is: θ1 + θ4 = θ2 + θ3

A fázisszög + ve induktív impedanciák és –ve a kapacitív impedanciák esetén.

Andersons hídépítés és -munka

Az Anderson híd egy AC híd, amelyet a tekercs öninduktivitásának mérésére használnak. Lehetővé teszi egy tekercs induktivitásának mérését szabványos kondenzátor használatával és ellenállások. Nem igényli a híd ismételt kiegyensúlyozását. Ez a Maxwell-híd módosítása, amelyben az öninduktivitás értékét is úgy kapják meg, hogy összehasonlítjuk egy szokásos kondenzátorral. A csatlakozásokat az alábbiakban mutatjuk be.

Andersons hídépítés és -munka

A híd egyik karja az ismeretlen Lx induktivitásból áll, ismert ellenállással, Lx sorozattal. Ez az R1 ellenállás magában foglalja a az induktor . A C kapacitás az r szabványos kondenzátor, R2, R3 és R4 nem induktív jellegűek.

A hídegyensúly egyenletek:

i1 = i3 és i2 = i4 + i_c,

V2 = i2.R3 és V3 = i3.R3

V1 = V2 + ic.r és V4 = V3 + én _c r

V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 és V4 = i4.R4

Most az V feszültséget adja meg,

A fenti áramkörből R2, R4 és ritka csillag alakú, amelyet ekvivalens delta alakjává alakítunk át, hogy megtaláljuk a hídegyensúly-egyenleteket, amint az az alábbi ábrán látható.

Az egyenértékű delta elemeit a

R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4

R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2

R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r

Most az R7 elkerüli a forrást, és ezáltal nem befolyásolja az egyensúlyi állapotot. Így az R7 elhanyagolásával és a hálózat (b) ábra szerinti átrendezésével Maxwell induktivitás hidat kapunk.

Így a mérlegegyenletet az adja

Lx = CR3R5 és

R1 = R3. (R5 / R6)

Az R5 és R6 értékeinek behelyettesítésével megkapjuk

Ha az alkalmazott kondenzátor nem tökéletes, az induktivitás értéke változatlan marad, de az R1 értéke megváltozik. Az Anderson-híd módszerrel a C kondenzátort is meg lehet mérni, ha rendelkezésre áll kalibrált öninduktivitás.

A fenti egyenlet, amelyet kaptunk, összetettebb, mint amit a Maxwell-hídon kaptunk. A fenti egyenletek figyelembevételével könnyen elmondhatjuk, hogy az egyensúly konvergenciájának könnyebb megszerzéséhez alternatív módon kell beállítani az R1 és r értékeket Anderson hídjában.

Most nézzük meg, hogyan lehet kísérletileg megszerezni az ismeretlen induktor értékét. Először állítsa a jelgenerátor frekvenciáját a hallható tartományba. Most állítsa be az R1 és r értékeket úgy, hogy a fejhallgató (null detektor) minimális hangot adjon. A multiméter segítségével mérje meg az R1 és r értékeket (ezeket a beállításokat követően kapta meg). Az ismeretlen induktivitás értékének megismeréséhez használja a fenti képletet. A kísérlet megismételhető a szokásos kondenzátor eltérő értékével.

Az Andersons Bridge előnyei

• A rögzített kondenzátort használják, míg más hidak változó kondenzátort használnak.
• A hidat az induktivitás pontos meghatározására használják a milliméteres tartományban.
• Ez a híd pontos eredményt ad a kapacitás induktivitás szempontjából történő meghatározásához is.
• A híd konvergencia szempontból könnyen egyensúlyozható a Maxwell hídjához képest alacsony Q értékek esetén.

Az Andersons Bridge hátrányai

• A felhasznált alkatrészek számát tekintve nagyon bonyolult, mint más hidak.
• Az egyenletegyenletek levezetése szintén bonyolult.
• A hidat a további csatlakozási pont miatt nem lehet könnyen árnyékolni, hogy elkerüljék a kóbor kapacitások hatásait.

Az Andersons Bridge alkalmazásai

• A tekercs öninduktivitásának mérésére szolgál (L)
• A tekercs induktív reaktanciájának (XL) értékének meghatározása egy adott frekvencián

A fenti információk alapján végül arra a következtetésre juthatunk, hogy egy Andersons-híd közismert alkalmazása miatt az öninduktivitást néhány mikro Henry-től több Henry-ig mérik. Reméljük, hogy jobban megértette ezt a koncepciót. Ezenkívül a koncepcióval vagy a elektromos és elektronikus projektek megvalósítása kérjük, adja meg értékes javaslatait az alábbi megjegyzés szakaszban kommentálva. Itt van egy kérdés az Ön számára, Melyek az AC hidak alkalmazásai?