Alternatif Döngü Devrelerinin İnşası ve Çalışma Prensibi

Köprü devresi, direnç, empedans, endüksiyon ve kapasitans gibi bilinmeyen değerleri ölçmek için kullanılan bir elektrik devresi yapılandırmasıdır. Wheatstone köprüsü, Maxwell Köprüsü, Kelvin Köprüsü ve birçok diğer köprü, nicelikleri hassasiyetle ölçmek için çok kullanışlıdır ve aynı prensiple çalışırlar. Aşağıda bazı köprülerin işleyişinin kısa bir açıklaması bulunmaktadır:

Wheatstone Köprüsü

Bir Wheatstone köprüsü, Charles Wheatstone tarafından geliştirilmiş bir elektrik devresidir ve devredeki bilinmeyen elektrik direncini belirlemek için kullanılır. Wheatstone köprüsü, diğer araçlar gibi çok düşük değerli dirençleri hesaplamada oldukça etkilidir, örneğin çoklu metre bu değeri doğru bir şekilde hesaplayamaz.

Wheatstone köprü devresi, dört dirençten oluşan elmas şeklinde bir düzenlemektir. İki paralel bacak vardır ve her bir bacakta iki seri direnç bulunur. Üçüncü bir bacak, bu iki paralel bacağın içindeki bir noktada bağlanır, figürde gösterildiği gibi. Dört direnç arasında, iki bacağı dengeleyerek bir direnç değeri belirlenebilir. Dört dirençten, R1 ve R3 değerleri bilinirken, R2 değeri ayarlanabilir ve Rx değeri hesaplanır. Bu ayar, elektrik kaynağına ve terminal D ile terminal B arasındaki galvanometreye bağlanır. Şimdi, ayarlanabilir direncin değeri, iki kolu arasındaki direnç oranları eşit olduğunda (R1/ R2) = (R3/Rx), ve galvanometre sıfır okur çünkü devredeki akım durur. Şimdi devre dengelidir ve bilinmeyen direnç değeri kolayca ölçülebilir. R3 okuma, akımın akış yönünü belirler.

Maxwell Köprüsü

Maxwell indüktans köprüsünün çalışma ilkesi, Wheatstone köprüsüyle aynıdır. Sadece küçük değişiklikler yapılmıştır. Bu köprüde, dört kolda bilinmeyen indüktans (L1), değişken kapasitör (C4), dört direnç ve galvanometre yerine algılayıcı bulunmaktadır. Bilinmeyen indüktans değerini standart değişken kapasitansla karşılaştırarak ölçmek için kullanılır.

Köprüyü oluşturan temel ilke, bilinmeyen impedansın pozitif açı fazını, onu zıt koluna yerleştirerek bir kapasitansın negatif fazıyla telafi etmektir. Bu şekilde, detektördeki potansiyel fark sıfır olur ve aracılığından hiçbir akım geçmez. Kapasitör C4 ve direnç R4 paralel olarak bağlanır ve her ikisinin değeri de köprünün dengelenmesi için ayarlanır.

Kelvin Köprüsü, 1 mΩ ile 1 kΩ arası düşük dirençleri çok hassas bir şekilde ölçmek için kullanılan Wheatstone köprüsünün başka bir modifikasyonudur. Düşük direnç ölçümü için, yüksek gerilim kaynağı ve hassas galvanometre gereklidir. Düşük direnç ölçerken, bağlantı tellerinin direnci önemli rol oynar. Gösterilen şekilde ek iki dirençle birlikte Wheatstone köprüsü kullanılır. Dirençler R1 ve R2, ikinci orantı koluyla bağlantılı ve dört terminal direnç oluşturulmuştur. Burada R bilinmeyen direnç ve S standart dirençtir. Galvanometre c ve d arasında yerleştirilir böylece bağlantı tellerinin direnci r ihmal edilebilir ve ölçüm değerini etkilemez. Dengede, galvanometre sıfır gösterir ve devrede hiçbir akım akışına neden olmaz. Dengede denge koşulu denklemi:

Hay’s Köprü Devresi

Hay’s köprüsü, Maxwell köprü devresinin başka bir varyasyonudur. Maxwell devresinde direnç kapasitöre paralel tutulurken, Hay’s devresinde direnç standart kapasitörün seri bağlıdır. İndüktif impedansın faz açısı çok büyük olduğunda, bu durum düşük bir dirençle seride alındığında aşılabilir.

Anderson’ın Köprüsü

Anderson Köprüsü, Maxwell indüktans kapasitans köprüsünün değiştirilmiş bir versiyonudur. Bu, genellikle standart kapasitör ve dirençler kullanılarak bir bobindeki öz-indüktansı ölçmek için kullanılır. Bu köprünün ana avantajı, köprüyü sık sık dengede tutmaya gerek olmamasıdır. Köprüyü sabit akım ile dengelendirmek için değişken direnç r ayarlanır ve AC kaynağı, pil ve kulaklık ile hareketli bobin galvanometre ile değiştirilir. Bir kez köprü dengelenince, D terminalindeki potansiyel E terminalindekine benzer hale gelir. İlgili dallarda geçen akım, I1, I2 ve I3 olarak gösterildiği gibi figürde belirtilmiştir.

Diod Köprü Devresi

Bu, her giriş polaritesi için aynı çıkış polaritesini veren dört diodun bir aranjmanını içeren bir köprü devresidir. Diod köprü devresi, ayrıca köprü dikdüzleştirici olarak da adlandırılır, nerede alternatif akımı doğrudan akıma dönüştürme ihtiyacı varsa orada kullanılır. Ayrıca radyo sinyallerinin amplitudunu tespit etmek için de kullanılır. Girişin pozitif terminali sol üstte, negatif terminali sağ altta bağlandığında, akım yukarıdan besleme terminalinden çıktıya kırmızı yolu takip ederek akar ve mavi yol üzerinden aşağıda bulunan besleme terminaline geri döner, figürde gösterildiği gibi.

Kaynak: Electrical4u.

Açıklama: Orijinali saygılı, iyi makaleler paylaşılabilir, izinsiz kullanım durumunda lütfen silme talebinde bulunun.