Κατασκευή Μονοπατιών Αλλοίωσης και Λειτουργία Μονοπατιών Αλλοίωσης

Η πολυσύνδεση είναι μια ηλεκτρική περιπέτεια η οποία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση άγνωστων τιμών αντιστοιχίας, αντίθεσης, επεξεργασίας και ικανότητας. Πολλές πολυσυνδέσεις, όπως η Wheatstone Bridge, η Maxwell Bridge, η Kelvin Bridge, και πολλές άλλες, είναι πολύ χρήσιμες για την ακριβή μέτρηση ποσοτήτων λειτουργώντας με την ίδια αρχή. Εδώ δίνεται μια σύντομη περιγραφή της λειτουργίας μερικών από αυτές τις πολυσυνδέσεις:

Wheatstone Bridge

Η Wheatstone Bridge είναι μια ηλεκτρική περιπέτεια που αναπτύχθηκε από τον Charles Wheatstone και χρησιμοποιείται για την καθορισμό της τιμής μιας άγνωστης ηλεκτρικής αντίστασης στην περιπέτεια. Η Wheatstone Bridge είναι εξαιρετικά αποδοτική στον υπολογισμό πολύ χαμηλών τιμών αντιστάσεων, οι οποίες άλλα όργανα, όπως ένας πολυμετρικός, δεν υπολογίζουν ακριβώς.

Η περιπέτεια της Wheatstone Bridge είναι μια διαμαντοειδής διάταξη τεσσάρων αντιστάσεων. Διαθέτει δύο παράλληλες πλευρές, με κάθε πλευρά να έχει δύο αντιστάσεις σε σειρά. Μια τρίτη πλευρά συνδέεται μεταξύ των δύο παράλληλων πλευρών σε κάποιο σημείο μέσα στις πλευρές, όπως φαίνεται στο σχήμα. Από τις τέσσερις αντιστάσεις, η τιμή μιας αντίστασης μπορεί να καθοριστεί ισορροπώντας τις δύο πλευρές. Από τις τέσσερις αντιστάσεις, οι τιμές των R1 και R3 είναι γνωστές, η τιμή της R2 είναι προσαρμοστέα, και η τιμή της Rx πρέπει να υπολογιστεί. Στη συνέχεια, αυτή η προσαρμογή συνδέεται με ηλεκτρική πηγή και ένα γαλβανόμετρο μεταξύ του τερματικού D και του τερματικού B. Τώρα, η τιμή της προσαρμοστέας αντίστασης προσαρμόζεται μέχρι να γίνει ίση η αναλογία των δύο κλάδων αντιστάσεων, δηλαδή (R1/ R2) = (R3/Rx), και το γαλβανόμετρο δείχνει μηδέν, καθώς το ρεύμα σταματά να ρέει μέσω της περιπέτειας. Τώρα η περιπέτεια είναι ισορροπημένη και η τιμή της άγνωστης αντίστασης μπορεί να μετρηθεί εύκολα. Η ανάγνωση της R3 αποφασίζει την κατεύθυνση ροής του ρεύματος.

Maxwell’s Bridge

Η λειτουργική αρχή της περιπέτειας του Maxwell είναι η ίδια με την Wheatstone Bridge. Έχουν γίνει μόνο μικρές τροποποιήσεις στην Wheatstone Bridge. Σε αυτή την περιπέτεια, οι τέσσερις κλάδοι αποτελούνται από άγνωστη επεξεργασία (L1), μια προσαρμοστέα ικανότητα (C4), τέσσερις αντιστάσεις και αναχωρητής αντί για γαλβανόμετρο, όπως φαίνεται στο σχήμα. Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της τιμής της επεξεργασίας συγκρίνοντας την άγνωστη τιμή με την πρότυπη προσαρμοστέα ικανότητα.

Η βασική αρχή της περιπέτειας είναι να αντισταθμίσει τη θετική φάση της άγνωστης αντίθεσης με την αρνητική φάση μιας ικανότητας, τοποθετώντας τη στον αντίθετο κλάδο. Κάνοντας αυτό, η δυναμική διαφορά μεταξύ του αναχωρητή θα γίνει μηδέν και δεν θα ρέει ρεύμα μέσα του. Η ικανότητα C4 και η αντίσταση R4 είναι συνδεδεμένες παράλληλα και οι τιμές τους προσαρμόζονται έτσι ώστε η περιπέτεια να ισορροπηθεί.

Kelvin Bridge είναι μια άλλη τροποποίηση της Wheatstone Bridge, η οποία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση χαμηλών αντιστάσεων στο εύρος 1mΩ έως 1kΩ με μεγάλη ακρίβεια. Για ακριβή μέτρηση χαμηλών αντιστάσεων, απαιτείται υψηλή τάση παροχής και ένα ευαίσθητο γαλβανόμετρο στην Kelvin Bridge. Κατά τη μέτρηση χαμηλών αντιστάσεων, η αντίσταση των συνδετικών καλωδίων παίζει σημαντικό ρόλο. Χρησιμοποιείται η Wheatstone Bridge, η οποία έχει δύο επιπλέον αντιστάσεις, όπως φαίνεται στο σχήμα. Οι αντιστάσεις R1 και R2 συνδέονται με το δεύτερο σύνολο αναλογικών χειριστών και κατασκευάζονται τέσσερα τερματικά αντιστάσεις. Εδώ R είναι άγνωστη και S είναι η πρότυπη αντίσταση. Ένα γαλβανόμετρο τοποθετείται μεταξύ c και d, έτσι ώστε η αντίσταση των συνδετικών καλωδίων r να μην έχει επίδραση στην τιμή της μέτρησης. Κάτω από συνθήκες ισορροπίας, το γαλβανόμετρο δείχνει μηδέν και δεν ρέει ρεύμα μέσω της περιπέτειας. Η εξίσωση κάτω από συνθήκες ισορροπίας είναι:

Hay’s Bridge Circuit

Hay’s Bridge είναι μια άλλη εκδοχή της περιπέτειας του Maxwell. Στην περιπέτεια του Maxwell, η αντίσταση είναι σε παράλληλη σύνδεση με την