Direncin Ölçümü Nedir?

Direnç Ölçümü Nedir?

Direnç Tanımı

Direnç, elektrik akımının akışına karşı olan dirençtir ve elektrik mühendisliğinde temel bir kavramdır.

Düşük Direnç (<1Ω) Ölçümü

Kelvin Çift Köprüsü

Kelvin çift köprüsü, basit Wheatstone köprüsünün bir modifikasyonudur. Aşağıdaki şema, Kelvin çift köprüsünün devre diyagramını göstermektedir.

Yukarıdaki şemada, P ve Q ile bir set kollar ve p ve q ile diğer bir set kollar bulunmaktadır. R bilinmeyen düşük direnç ve S ise standart bir dirençtir. Burada r, bilinmeyen dirençle standart direnç arasındaki temas direncini temsil etmektedir ve bu etkiden kurtulmak istiyoruz. Ölçüm yaparken P/Q oranı p/q'ya eşit yapılır ve böylece dengeli bir Wheatstone köprüsü oluşturulur, galvanometrede sıfır sapma olur. Bu nedenle, dengeli bir köprü için aşağıdaki denklemi yazabiliriz:

Denklem 2'yi Denklem 1'e yerleştirerek ve P/Q = p/q oranını kullanarak, aşağıdaki sonucu elde ederiz:

Görüldüğü gibi, dengeli çift kollar kullanarak temas direncini tamamen ortadan kaldırabilir ve bu nedenle onun neden olduğu hata da ortadan kalkar. Termoelektrik EMF nedeniyle oluşan başka bir hatayı ortadan kaldırmak için, pil bağlantısını ters çevrerek başka bir okuma alırız ve son olarak iki okumanın ortalamasını alırız. Bu köprü, 0.1µΩ ila 1.0 Ω arası dirençler için faydalıdır.

Ducter Ohmmeter

Ducter Ohmmeter, düşük dirençleri ölçen bir elektromekanik alettir. PMMC aletine benzer şekilde kalıcı bir manyet içerir ve iki bobin, manyetik alan içinde ve birbirine dik olarak serbestçe ortak bir eksen etrafında döner. Aşağıdaki şema, Ducter Ohmmeter'in ve bilinmeyen bir direnç R'nin ölçülmesi için gerekli bağlantıları göstermektedir.

Bir bobin, C1 ve C2 akım terminallerine bağlı olan akım bobinidir, diğer bobin ise V1 ve V2 potansiyel terminallerine bağlı olan voltaj bobinidir. Voltaj bobini, R'deki gerilim düşümüne orantılı bir akım taşır ve bu nedenle oluşturduğu tork da orantılıdır. Akım bobini, R'den geçen akıma orantılı bir akım taşır ve bu nedenle torku da orantılıdır. Her iki tork da zıt yönde etki eder ve göstergenin durması, iki tork eşit olduğunda gerçekleşir. Bu alet, 100µΩ ila 5Ω arası dirençler için faydalıdır.

Orta Direnç (1Ω – 100kΩ) Ölçümü

Ampermetre Voltmetre Yöntemi

Bu, direnç ölçümünün en ham ve en basit yöntemidir. Bir ampermetreyi I akımını ölçmek için, bir voltmetre V gerilimini ölçmek için kullanırız ve direnç değeri şu şekilde hesaplanır:

Şimdi ampermetre ve voltmetre için iki mümkün bağlantı vardır, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi.Şimdi Şekil 1'de, voltmetre ampermetre ve bilinmeyen direnç üzerinden gerilim düşümünü ölçer, bu nedenle

Bu nedenle, göreli hata,

Şekil 2'deki bağlantıda, ampermetre voltmetre ve direnç üzerinden geçen toplam akımı ölçer, bu nedenle

Göreli hata,

Görüldüğü gibi, ilk durumda Ra = 0 ve ikinci durumda Rv = ∞ olduğunda göreli hata sıfırdır. Şimdi hangi bağlantı hangi durumda kullanılacak sorusu ortaya çıkar. Bunu bulmak için her iki hatayı eşitleriz

Bu nedenle, yukarıdaki denklemle verilen dirençten büyük dirençler için ilk yöntemi, daha küçük dirençler için ikinci yöntemi kullanırız.

Wheatstone Köprü Yöntemi

Bu, ölçüm çalışmalarında kullanılan en basit ve en temel köprü devresidir. Ana olarak, P, Q, R ve S dirençlerinden oluşan dört koldan oluşur. R, deney altında olan bilinmeyen direnç, S ise standart bir dirençtir. P ve Q, oran kolları olarak bilinir. Bir EMF kaynağı, a ve b noktaları arasında bağlanırken, bir galvanometre c ve d noktaları arasında bağlanır.

Köprü devresi her zaman sıfır algılama prensibi üzerinde çalışır, yani bir parametreyi varyalara kadar değiştiririz ve sonra detektör sıfır gösterene kadar matematiksel bir ilişki kullanarak bilinmeyeni değişken parametre ve diğer sabitler cinsinden belirleriz. Burada da standart direnç S, galvanometrede sıfır sapma elde etmek üzere değiştirilir. Bu sıfır sapma, c ve d noktalarından akım olmadığını gösterir, bu da c ve d noktalarının aynı potansiyele sahip olduğunu gösterir. Bu nedenle

Yukarıdaki iki denklemi birleştirerek ünlü denklemi elde ederiz:

Değiştirme Yöntemi

Aşağıdaki şema, bilinmeyen bir direnç R'nin ölçümü için devre diyagramını göstermektedir. S, standart bir değişken direnç ve r, bir düzenleme direncidir.

Öncelikle anahtarı 1 konumuna getirir ve r'yi değiştirerek ampermetrenin belirli bir akım değerini okumasını sağlarız. Ampermetre okumasının değerini not ederiz. Şimdi anahtarı 2 konumuna getirir ve S'yi değiştirerek, ampermetrenin ilk durumda okuduğu değerle aynı okumasını sağlarız. S'nin, 1 konumundaki ampermetre okumasıyla aynı değere sahip olduğu değer, bilinmeyen direnç R'nin değeri olacaktır, ancak EMF kaynağının deney boyunca sabit bir değer olması gerekmektedir.

Yüksek Direnç (>100kΩ) Ölçümü

Şarj Kaybı Yöntemi

Bu yöntemde, kapasitörden boşalan gerilimin denklemini kullanarak bilinmeyen direnç R'nin değerini buluruz. Aşağıdaki şema, devre diyagramını ve ilgili denklemleri göstermektedir:

Ancak yukarıdaki durum, kapasitörün sızıntı direncini varsayar. Bu nedenle, bunu hesaba katmak için aşağıdaki şemada gösterilen devreyi kullanırız. R1

Aynı prosedürü takip ederiz, ancak önce S1 anahtarı kapalı, sonra S1 anahtarı açık olarak. İlk durum için şunu elde ederiz:

İkinci durumda S1 açıldığında şunu elde ederiz:

R1'yi yukarıdaki denklemden R' denklemine yerleştirerek R'yi bulabiliriz.

Megohm Köprü Yöntemi

Bu yöntemde, meşhur Wheatstone köprü felsefesini biraz değiştirilmiş bir şekilde kullanırız. Yüksek bir direnç, aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

G, koruma terminalidir. Şimdi dirençtiriyi bitişik şemada gösterildiği gibi de temsil edebiliriz, burada RAG ve RBG sızıntı dirençleridir. Ölçüm için devre, aşağıdaki şemada gösterilmiştir.

Aslında, R ve RAG'nin paralel kombinasyonunu elde ettiğimizi görebiliriz. Ancak bu, çok önemsiz bir hataya neden olur.