Μέτρηση Αντίστασης

Η αντίσταση είναι ένα από τα πιο βασικά στοιχεία που αντιμετωπίζουμε στην ηλεκτρολογία και την ηλεκτρονική. Η τιμή της αντίστασης στην μηχανική μπορεί να είναι από πολύ μικρή, όπως η αντίσταση ενός συρρετικού, έως πολύ μεγάλη, όπως η αντίσταση απομόνωσης του ίδιου συρρετικού. Παρόλο που ένα πολυμέτρητο λειτουργεί καλά για την προσέγγιση της τιμής της αντίστασης, για ακριβείς τιμές, ειδικά σε πολύ χαμηλές και πολύ υψηλές τιμές, χρειάζονται συγκεκριμένες μεθόδους. Σε αυτό το άρθρο θα συζητήσουμε διάφορες μεθόδους μέτρησης αντίστασης. Για αυτό το σκοπό, κατηγορούμε την αντίσταση σε τρεις κατηγορίες-

Μέτρηση Χαμηλής Αντίστασης (<1Ω)

Το κύριο πρόβλημα στην μέτρηση χαμηλών αντιστάσεων είναι η αντίσταση επαφής ή η αντίσταση των καταναλωτών των μετρητών, παρόλο που είναι μικρή, είναι συγκρίσιμη με την μετρούμενη αντίσταση και επομένως προκαλεί σοβαρά λάθη.
Έτσι, για να εξαλείψουμε αυτό το πρόβλημα, οι μικρές τιμές αντίστασης κατασκευάζονται με τέσσερις εισόδους. Δύο είναι εισόδους ρεύματος και οι δύο άλλοι είναι εισόδους δυναμικού.
Ο πίνακας παρακάτω δείχνει την κατασκευή της χαμηλής αντίστασης.

Το ρεύμα διαρρέει μέσω των εισόδων ρεύματος C1 και C2, ενώ η πτώση δυναμικού μετρείται μεταξύ των εισόδων δυναμικού V1 και V2. Έτσι, μπορούμε να βρούμε την τιμή της αντίστασης υπό εξέταση σε σχέση με V και I όπως έχει δείξει στον παραπάνω πίνακα. Αυτή η μέθοδος μας βοηθά να αποκλείσουμε την αντίσταση επαφής λόγω των εισόδων ρεύματος και παρόλο που η αντίσταση επαφής των εισόδων δυναμικού εξακολουθεί να υπάρχει, είναι πολύ μικρό κλάσμα της υψηλής αντίστασης του δυναμικού κύκλου και επομένως προκαλεί αμελητέα λάθη.

Οι μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την μέτρηση χαμηλών αντιστάσεων είναι:-

• Μέθοδος Διπλού Ποντίκιου Kelvin

• Μέθοδος Ποτεντιομετρού

• Ducter Ohmmeter.

Διπλό Ποντίκιο Kelvin

Το διπλό ποντίκιο Kelvin είναι μια τροποποίηση του απλού ποντικίου Wheatstone. Ο πίνακας παρακάτω δείχνει τον κύκλο του διπλού ποντικίου Kelvin.

Όπως μπορούμε να δούμε στον παραπάνω πίνακα, υπάρχουν δύο σειρές βραχίονων, μία με τις αντιστάσεις P και Q και η άλλη με τις αντιστάσεις p και q. Το R είναι η άγνωστη χαμηλή αντίσταση και το S είναι μια πρότυπη αντίσταση. Εδώ, το r αντιπροσωπεύει την αντίσταση επαφής μεταξύ της άγνωστης αντίστασης και της πρότυπης αντίστασης, την οποία χρειάζεται να εξαλείψουμε. Για μέτρηση, κάνουμε το ρατίο P/Q ίσο με p/q και έτσι σχηματίζεται ένα ισορροπημένο ποντίκιο Wheatstone, οδηγώντας σε μηδενική κλίνωση του γαλβανομέτρου. Έτσι, για ένα ισορροπημένο ποντίκιο, μπορούμε να γράψουμε

Βάζοντας την εξίσωση 2 στην 1 και λύνοντας και χρησιμοποιώντας P/Q = p/q, παίρνουμε-

Επομένως, βλέπουμε ότι χρησιμοποιώντας ισορροπημένα διπλά βραχίονα, μπορούμε να εξαλείψουμε τελείως την αντίσταση επαφής και επομένως το λάθος λόγω αυτής. Για να εξαλείψουμε ένα άλλο λάθος που προκαλείται λόγω της θερμοηλεκτρομοτικής EMF, παίρνουμε άλλη μια μέτρηση με την αντίστροφη σύνδεση της μπαταρίας και τελικά παίρνουμε το μέσο των δύο μετρήσεων. Αυτό το ποντίκιο είναι χρήσιμο για αντιστάσεις σε εύρος 0,1µΩ έως 1,0 Ω.

Ducter Ohmmeter

Είναι ένα ηλεκτρομηχανικό όργανο που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση χαμηλών αντιστάσεων. Συνίσταται από ένα μόνιμο μαγνήτη παρόμοιο με εκείνο του PMMC και δύο καταναλωτές μεταξύ του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από τα πόλη του μαγνήτη. Οι δύο καταναλωτές είναι κάθετοι μεταξύ τους και είναι ελεύθεροι να περιστρέφονται γύρω από τον κοινό άξονα. Ο πίνακας παρακάτω δείχνει ένα Ducter Ohmmeter και τις συνδέσεις που απαιτούνται για τη μέτρηση μιας άγνωστης αντίστασης R.

Ένας από τους καταναλωτές, ο οποίος ονομάζεται καταναλωτής ρεύματος, συνδέεται με τους καταναλωτές ρεύματος C1 και C2, ενώ ο άλλος καταναλωτής, ο οποίος ονομάζεται, καταναλωτής δυναμικού, συνδέεται με τους καταναλωτές δυναμικού V1 και V2. Ο καταναλωτής δυναμικού φέρει ρεύμα ανάλογο με την πτώση δυναμικού στο R και, επομένως, είναι και το τόρκιο που παράγεται. Ο καταναλωτής ρεύματος φέρει ρεύμα ανάλογο με το ρεύμα που ρέει μέσω του R και, επομένως, είναι και το τόρκιο του. Και τα δύο τόρκια δρουν σε αντίθετες κατευθύνσεις και ο δείκτης σταματά όταν τα δύο είναι ίσα. Αυτό το όργανο είναι χρήσιμο για αντιστάσεις σε εύρος 100μΩ έως 5Ω.

Μέτρηση Μεσαίας Αντίστασης (1Ω – 100kΩ)

Παρακάτω ακολουθούν οι μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση μιας αντίστασης, της οποίας η τιμή είναι στο εύρος 1Ω – 100kΩ –

• Μέθοδος Ammeter-Voltmeter

• Μέθοδος Wheatstone Bridge

• Μέθοδος Αντικατάστασης

• Μέθοδος Carey-Foster Bridge

• Μέθοδος Ohmmeter

Μέθοδος Ammeter Voltmeter

Αυτή είναι η πιο απλή και ακριβή μέθοδος μέτρησης αντίστασης. Χρησιμοποιεί ένα ammeter για τη μέτρηση του ρεύματος, I, και ένα voltmeter για τη μέτρηση της τάσης, V, και παίρνου