Dispositivo di Terra Wagner

Dispositivo di Terra Wagner: Definizione, Funzione e Costruzione

Definizione

Il dispositivo di terra Wagner svolge un ruolo cruciale nei ponti elettrici eliminando l'influenza della capacità terrestre. È essenzialmente un circuito divisore di tensione specializzato progettato per mitigare gli errori causati dalla capacità parassita, migliorando significativamente la precisione delle misurazioni del ponte.

Nei sistemi di ponti elettrici, ottenere misurazioni precise è fondamentale. Tuttavia, alle alte frequenze, la capacità parassita diventa un problema significativo. La capacità parassita può formarsi tra vari elementi del ponte, tra questi elementi e il terreno, nonché tra le diverse braccia del ponte. Questi accoppiamenti capacativi indesiderati introducono errori nel processo di misurazione, compromettendo l'affidabilità dei risultati.

Un approccio comune per affrontare questo problema è racchiudere gli elementi del ponte in uno scudo. Questo schermo aiuta a contenere e ridurre l'impatto dei campi elettromagnetici esterni che contribuiscono alla capacità parassita. Un altro metodo altamente efficace è l'uso del dispositivo di terra Wagner, che viene posizionato strategicamente tra gli elementi del ponte per contrastare gli effetti della capacità parassita.

Costruzione

Il diagramma del circuito del dispositivo di terra Wagner, come illustrato nella figura sottostante, rivela la sua struttura unica. Nel contesto di un ponte elettrico, siano Z1, Z2, Z3 e Z4 le braccia d'impedenza del ponte stesso. Il dispositivo di terra Wagner incorpora due impedenze variabili, indicate come Z5 e Z6. Una caratteristica chiave del dispositivo è che il suo punto centrale è collegato al terreno, fornendo un riferimento di massa per il suo funzionamento.

Le impedenze delle braccia del dispositivo Wagner sono progettate con cura per essere simili a quelle delle braccia del ponte. Ogni braccia del dispositivo Wagner comprende una combinazione di componenti resistivi e capacitivi. Questa configurazione specifica permette al dispositivo di terra Wagner di interagire con il circuito del ponte in modo da annullare efficacemente gli effetti della capacità parassita, consentendo di ottenere misurazioni più accurate e affidabili.

Funzionamento e Operatività del Dispositivo di Terra Wagner in un Circuito Ponte

Le impedenze Wagner Z5 e Z6 sono posizionate strategicamente all'interno del circuito del ponte elettrico per facilitare l'equilibrio degli elementi del ponte. Specificamente, lavorano insieme per assicurare che le coppie di impedenza Z1 - Z3 e Z2 - Z4 vengano portate in equilibrio. In questa configurazione, C1, C2, C3 e C4 rappresentano le capacità parassite intrinseche agli elementi del ponte, mentre D serve come rivelatore del ponte, fondamentale per identificare quando il ponte raggiunge uno stato bilanciato.

Per far sì che il ponte raggiunga una condizione bilanciata, è necessario regolare con cura le impedenze delle braccia Z1 e Z4. Tuttavia, la presenza di capacità parassite spesso ostacola il raggiungimento di questo stato bilanciato. L'operazione del circuito è influenzata dalla posizione dell'interruttore S. Quando S non è impostato sulla posizione 'e', il rivelatore D è collegato tra i punti p e q. Al contrario, quando S è commutato su 'e', il rivelatore D è poi collegato tra il terminale b e il terreno.

Per annullare gli effetti delle capacità parassite e ottenere un equilibrio accurato, i valori di impedenza di Z4 e Z5 vengono regolati metodicamente. Questo processo di regolazione è guidato dal monitoraggio dell'uscita del rivelatore, solitamente utilizzando cuffie. L'operatore inizia collegando le cuffie tra i punti b e d e regola finemente Z4 e Z5 per minimizzare il suono udito attraverso le cuffie. Questo processo iterativo di ricollegamento delle cuffie tra b e d e readattamento di Z4 e Z5 viene ripetuto fino a quando si raggiunge uno stato silenzioso, indicando che il ponte ha raggiunto una condizione bilanciata.

Una volta che il ponte è bilanciato con successo, i punti b, d ed e raggiungono lo stesso potenziale elettrico. A questo stadio, gli effetti dannosi delle capacità parassite C1, C2, C3 e C4 sono eliminati efficacemente dal circuito del ponte. Inoltre, le impedenze Wagner Z5 e Z6, avendo svolto il loro compito di facilitare l'equilibrio, sono anche rimossi efficacemente dall'operatività del circuito, consentendo di ottenere misurazioni altamente accurate e affidabili dal ponte.