Meet van Weerstand

Weerstand is een van die mees basiese elemente wat in elektriese en elektroniese ingenieurswese ontmoet word. Die waarde van weerstand in ingenieurswese varieer van baie klein waardes, soos die weerstand van 'n transformatorwindings, tot baie hoë waardes, soos die isolasieweerstand van dieselfde transformatorwindings. Alhoewel 'n multimeter baie goed werk as ons 'n ruwe waarde van weerstand nodig het, is spesifieke metodes nodig vir akkurate waardes, veral by baie lae en baie hoë waardes. In hierdie artikel sal ons verskeie metodes bespreek van weerstandmeting. Vir hierdie doel kategorieer ons weerstand in drie klasse-

Meting van Lae Weerstand (<1Ω)

Die grootste probleem in meting van lae weerstand waardes is die kontakweerstand of leidingsweerstand van die meetinstrumente, hoewel dit klein in waarde is, is dit vergelykbaar met die weerstand wat gemeet word en veroorsaak dus ernstige foute.
Dus om hierdie kwessie te elimineer, word weerstand met vier terminals vervaardig. Twee terminals is stroomterminals en die ander twee is potensiaalterminals.
Die figuur hieronder wys die konstruksie van lae weerstand.

Die stroom word deur stroomterminals C1 en C2 gestuur terwyl die potensiaalval oor potensiaalterminals V1 en V2 gemeet word. Dus kan ons die waarde van die weerstand onder ondersoek bepaal in terme van V en I soos in die bo-figuur aangedui. Hierdie metode help ons om die kontakweerstand weens die stroomterminals uit te sluit en hoewel die kontakweerstand van die potensiaalterminals steeds in beeld is, is dit 'n baie klein fraksie van die hoë weerstand potensiaalkring en veroorsaak dus negeerbare fout.

Die metodes wat gebruik word vir die meting van lae weerstande is:-

• Kelvin se Dubbelbrugmetode

• Potentiometermetode

• Ducter Ohmmeter.

Kelvin se Dubbelbrug

Kelvin se dubbelbrug is 'n modifikasie van die eenvoudige Wheatstone-brug. Die figuur hieronder wys die skema van Kelvin se dubbelbrug.

Soos ons in die bo-figuur kan sien, is daar twee sets arms, een met weerstande P en Q en die ander met weerstande p en q. R is die onbekende lae weerstand en S is 'n standaardweerstand. Hier verteenwoordig r die kontakweerstand tussen die onbekende weerstand en die standaardweerstand, waarvan die effek ons moet elimineer. Vir die meting maak ons die verhouding P/Q gelyk aan p/q en dus word 'n gebalanseerde Wheatstone-brug gevorm wat lei tot nul afbuiging in die galwanomeeter. Dus vir 'n gebalanseerde brug kan ons skryf

Deur vergelyking 2 in 1 in te set en op te los, en gebruik van P/Q = p/q, kry ons-

Dus sien ons dat deur die gebruik van 'n gebalanseerde dubbele arm kan ons die kontakweerstand volledig elimineer en dus die fout daardoor. Om 'n ander fout veroorsaak deur termoelektriese emf te elimineer, neem ons 'n ander lesing met die batteriekonneksie omgedraai en neem uiteindelik die gemiddelde van die twee lesings. Hierdie brug is nuttig vir weerstande in die reeks van 0.1µΩ tot 1.0 Ω.

Ducter Ohmmeter

Dit is 'n elektromeganiese instrument wat gebruik word vir die meting van lae weerstande. Dit bestaan uit 'n permanente magneet soortgelyk aan dié van 'n PMMC-instrument en twee spoels in die magneetveld wat deur die pool van die magneet geskep word. Die twee spoels staan reguit ten opsigte van mekaar en is vry om om die gemeenskaplike as te draai. Die figuur hieronder wys 'n Ducter Ohmmeter en die verbindinge wat benodig word om 'n onbekende weerstand R te meet.

Een van die spoels, genaamd die stroomspoel, is verbonden met stroomterminals C1 en C2, terwyl die ander spoel, genaamd die spanningspoel, is verbonden met potensiaalterminals V1 en V2. Die spanningspoel dra 'n stroom proporsioneel aan die spanningsval oor R en dus ook sy torsie. Die stroomspoel dra 'n stroom proporsioneel aan die stroom wat deur R vloei en dus ook sy torsie. Beide torsies werk in teenoorgestelde rigting en die aanduiding kom tot stilstand wanneer die twee gelyk is. Hierdie instrument is nuttig vir weerstande in die reeks 100µΩ tot 5Ω.

Meting van Medium Weerstand (1Ω – 100kΩ)

Volgende is die metodes wat gebruik word vir die meting van 'n weerstand waarvan die waarde in die reeks 1Ω – 100kΩ val –

• Stroommeter-Spanningsmetermetode

• Wheatstone Brugmetode

• Vervangingsmetode

• Carey-Foster Brugmetode

• Ohmmetermetode

Stroommeter Spanningsmetermetode

Dit is die mees grof en eenvoudigste metode van weerstandmeting. Dit gebruik een stroommeter om stroom, I, te meet en een spanningsmeter om spanning, V, te meet en ons kry die waarde van weerstand as

Nou kan ons twee moontlike verbindinge van stroommeter en spanningsmeter hê, soos in die figuur hieronder aangedui.

In figuur 1, meet die spanningsmeter die spanningsval oor stroommeter en die onbekende weerstand, dus

Dus, die relatiewe fout sal wees,

Vir die verbinding in figuur 2, meet die stroommeter die som van stroom deur spanningsmeter en weerstand, dus

Die relatiewe fout sal wees,

Dit kan waargeneem word dat die relatiewe fout nul is vir Ra = 0 in die eerste geval en Rv = ∞ in die tweede geval. Nou staan die vraag voor watter verbinding in watter geval gebruik moet word. Om dit te vind, stel ons albei foute gelyk

Dus vir weerstande groter as dié gegee deur die bostaande vergelyking, gebruik ons die eerste metode en vir minder as dié, gebruik ons die tweede metode.

Wheatstone Brugmetode

Dit is die eenvoudigste en mees basiese brugskema wat in metingstudies gebruik word. Dit bestaan hoofsaaklik uit vier arme van weerstand P, Q; R en S. R is die onbekende weerstand onder ondersoek, terwyl S 'n standaardweerstand is. P en Q staan bekend as die verhoudingsarm. 'n EMF-bron is verbonden tussen punte a en b, terwyl 'n galwanomeeter is verbonden tussen punte c en d.