Urządzenie do zazemienia Wagner

Urządzenie do ziemienia Wagnera: definicja, funkcja i konstrukcja

Definicja

Urządzenie do ziemienia Wagnera pełni kluczową rolę w elektrycznych mostkach, eliminując wpływ pojemności ziemnej. Jest to specjalizowany obwód dzielący napięcie zaprojektowany do zmniejszenia błędów spowodowanych poboczną pojemnością, co znacząco poprawia dokładność pomiaru mostka.

W systemach mostków elektrycznych osiągnięcie precyzyjnych pomiarów jest najważniejsze. Jednak przy wysokich częstotliwościach poboczna pojemność staje się istotnym problemem. Poboczna pojemność może powstawać między różnymi elementami mostka, między tymi elementami a ziemią, jak również między różnymi ramionami mostka. Te niezamierzone połączenia pojemnościowe wprowadzają błędy do procesu pomiarowego, kompromitując niezawodność wyników.

Jednym z powszechnych sposobów rozwiązania tego problemu jest umieszczenie elementów mostka w tarczy. Ta tarcza pomaga ograniczyć i zmniejszyć wpływ zewnętrznych pól elektromagnetycznych, które przyczyniają się do pobocznej pojemności. Inna bardzo skuteczna metoda to użycie urządzenia do ziemienia Wagnera, które strategicznie umieszczane jest między elementami mostka, aby przeciwstawić się efektom pobocznej pojemności.

Konstrukcja

Schemat obwodu urządzenia do ziemienia Wagnera, przedstawiony na rysunku poniżej, ujawnia jego unikalną strukturę. W kontekście mostka elektrycznego, niech Z1, Z2, Z3 i Z4 oznaczają ramiona impedancyjne samego mostka. Urządzenie do ziemienia Wagnera zawiera dwie zmiennoprzecinkowe impedancje, oznaczone jako Z5 i Z6. Kluczową cechą urządzenia jest to, że jego środek jest podłączony do ziemi, co zapewnia referencyjny punkt odniesienia dla jego działania.

Impedancje ramion urządzenia Wagnera są starannie zaprojektowane, aby były podobne do impedancji ramion mostka. Każde ramię urządzenia Wagnera składa się z kombinacji oporu i pojemności. Ta konkretna konfiguracja pozwala urządzeniu do ziemienia Wagnera interakować z obwodem mostka w sposób, który efektywnie eliminuje efekty pobocznej pojemności, umożliwiając uzyskanie bardziej dokładnych i niezawodnych pomiarów.

Działanie i funkcjonowanie urządzenia do ziemienia Wagnera w obwodzie mostka

Impedancje Wagnera Z5 i Z6 są strategicznie umieszczone w obwodzie mostka elektrycznego, aby ułatwić bilansowanie elementów mostka. Dokładnie mówiąc, działają one razem, aby zapewnić, że pary impedancji Z1 - Z3 i Z2 - Z4 zostaną wprowadzone do równowagi. W tej konfiguracji, C1, C2, C3 i C4 reprezentują poboczne pojemności właściwe elementom mostka, podczas gdy D służy jako detektor mostka, który jest kluczowy do identyfikacji, kiedy mostek osiąga stan równowagi.

Aby mostek osiągnął stan równowagi, należy dokładnie dostosować impedancje ramion Z1 i Z4. Jednak obecność pobocznych pojemności często stanowi przeszkodę, uniemożliwiając mostkowi osiągnięcie tego stanu równowagi. Działanie obwodu zależy od położenia przełącznika S. Gdy S nie jest ustawiony na pozycję 'e', detektor D jest podłączony między punktami p i q. Z kolei, gdy S jest przełączony na 'e', detektor D jest następnie połączony między końcem b a ziemią.

Aby wyeliminować efekty pobocznych pojemności i osiągnąć dokładny bilans, wartości impedancji Z4 i Z5 są metodycznie dostosowywane. Ten proces dostosowywania jest monitorowany przez obserwację sygnału wyjściowego detektora, zwykle za pomocą słuchawek. Operator zaczyna od podłączenia słuchawek między punktami b i d, a następnie dokonuje drobnych regulacji Z4 i Z5, aby zminimalizować słyszalny dźwięk. Ten iteracyjny proces ponownego podłączania słuchawek między b i d oraz ponownego dostosowywania Z4 i Z5 jest powtarzany, aż do osiągnięcia stanu bezdźwiękowego, co wskazuje, że mostek osiągnął stan równowagi.

Po pomyślnym wybilansowaniu mostka, punkty b, d i e osiągają tę samą potencjał elektryczny. Na tym etapie szkodliwe efekty pobocznych pojemności C1, C2, C3 i C4 są efektywnie usunięte z obwodu mostka. Ponadto impedancje Wagnera Z5 i Z6, mające na celu ułatwienie bilansu, są również efektywnie wyłączone z funkcjonalnego działania obwodu, co pozwala na uzyskanie bardzo dokładnych i niezawodnych pomiarów z mostka.