Vastuse mõõtmine

Vastus on üks kõige põhiline element elektritööstuses ja elektronikas. Vastuse väärtused võivad varieeruda väga väikestest, näiteks transformatorkiilu vastusest, kuni väga suureni, näiteks sama transformatorkiilu eraldusvastusest. Kuigi multimeeter töötab hästi, kui me vajame lähedast vastuse väärtust, siis täpseteks väärtusteks, eriti väga madalate ja kõrgete väärtuste korral, on vaja spetsiifilisi meetodeid. Selles artiklis arutame erinevaid vastuse mõõtmise meetodeid. Selleks jagame vastuse kolmeks klassiks -

Väikeste vastustega (<1Ω) mõõtmine

Põhiline probleem väikeste vastustega mõõtmisel on mõõteseadmete kontaktvastus või juhtme vastus, mis vaatamata sellele, et on väike, on võrreldav mõõdetava vastusega ja seetõttu tekitab tõsist vea.
Nii, et seda probleemi lahendada, konstrueeritakse väikesed vastused neli terminaliga. Kaks terminali on vooluterminaale ja kaks muud on potentsiaalterminalid.
Allpool on näidatud väikeste vastustega konstruktsioon.

Vool liigub vooluterminaale C1 ja C2, samas kui potentsiaal langus mõõdetakse potentsiaalterminalide V1 ja V2 vahel. Seega saame välja selgitada mõõdeldava vastuse väärtuse V ja I järgi, nagu on näidatud ülalpool. See meetod aitab meil välja jätta vooluterminaale tingitud kontaktvastuse ja kuigi potentsiaalterminalide kontaktvastus ikkagi kaasa mängib, on see väga väike osa kõrgepotentsiaalsest potentsiaalringist ja seetõttu tekitab ta väga väikese vea.

Väikeste vastustega mõõtmiseks kasutatakse järgmisi meetodeid:

• Kelvini kahekeelse silma meetod

• Potentsiomeetri meetod

• Dukter ohmmeter.

Kelvini kahekeelse silma meetod

Kelvini kahekeelne silm on lihtsa Wheatstone'i silma modifikatsioon. Allpool on näidatud Kelvini kahekeelse silma skeem.

Nagu näha, on seal kaks kätepaari, üks vastustega P ja Q ning teine vastustega p ja q. R on tundmatu väike vastus ja S on standardvastus. Siin r esindab kontaktvastust tundmatu vastuse ja standardvastuse vahel, mille mõju me peame välja jätma. Mõõtmiseks viime P/Q suhte võrdlema p/q suhtega ja seega moodustub tasakaalustatud Wheatstone'i silm, mis viib galvanomeetri nullideflektatsioonini. Seega tasakaalustatud silma puhul saame kirjutada

Kui paneme eqn 2 eqn 1 ja lahendame, kasutades P/Q = p/q, saame -

Seega näeme, et kasutades tasakaalustatud kahte käteparemit, saame täielikult välja jätta kontaktvastuse ja seega vea, mida see tekitab. Termoelektrilise emf tingitud teise vea elimineerimiseks võtame teise lugemise akuluuleümberpööramisel ja lõpuks võtame kahete lugemiste keskmise. See silm on kasutatav vastuste ulatuses 0.1µΩ kuni 1.0 Ω.

Dukter ohmmeter

See on elektromehaaniline seade, mis kasutatakse väikeste vastustega mõõtmiseks. See koosneb permanentmagnetist, mis on sarnane PMMC seadmega, ja kahel koilil, mis asuvad magnetipoolde poolt loodud maagilises väljas. Kaks koili asuvad üksteisest täpselt 90 kraadi nurga all ja on vabad pöörduma ühise telje ümber. Allpool on näidatud dukter ohmmeter ja ühendused, mida vajatakse tundmatu vastuse R mõõtmiseks.

Üks koil, mida nimetatakse voolukoileks, on ühendatud vooluterminaale C1 ja C2, samas kui teine koil, mida nimetatakse pingekoileks, on ühendatud potentsiaalterminalide V1 ja V2. Pingukoilis kulgeb vool, mis on proportsionaalne R läbiva pingu langusega, ja nii on ka tema torss. Voolukoilis kulgeb vool, mis on proportsionaalne R läbiva vooluga, ja nii on ka tema torss. Mõlemad torssid tegutsevad vastandlikult ja näitaja peatab, kui need on võrdsed. See seade on kasutatav vastuste ulatuses 100µΩ kuni 5Ω.

Keskmine vastuse mõõtmine (1Ω – 100kΩ)

Järgmised on meetodid, mida kasutatakse vastuse mõõtmiseks, mille väärtus on 1Ω – 100kΩ –

• Ampermeetri-volmeetri meetod

• Wheatstone'i silma meetod

• Asendamismeetod

• Carey-Fosteri silma meetod

• Ohmmeteri meetod

Ampermeetri-volmeetri meetod

See on kõige primitiivsem ja lihtsam vastuse mõõtmise meetod. See kasutab üht ampermeetrit, et mõõta voolu, I, ja üht volmeetrit, et mõõta pinget, V, ja saame vastuse väärtuse järgi:

Nüüd meil on kaks võimalikku ampermeetri ja volmeetri ühendamise viisi, mis on näidatud järgmisel joonisel.

Nüüd joonisel 1 mõõdab volmeetri pingu languse ampermeetri ja tundmatu vastuse vahel, seega

Seega, suhteline viga on,

Joonisel 2 ampermeetri mõõdab summa volmeetri ja vastuse voolu, seega

Suhteline viga on,

On näha, et suhteline viga on null Ra = 0 esimeses juhul ja Rv = ∞ teises juhul. Nüüd küsimus seisneb selles, millist ühendust kasutada, mis juhul. Selle leidmiseks viime mõlemad vead võrdlema

Seega, vastustega, mis on suuremad kui ülalpool oleva võrrandi poolt antud, kasutame esimest meetodit ja väiksemate vastustega kasutame teist meetodit.

Wheatstone'i silma meetod

See on kõige lihtsam ja põhiline silma tsirkuit, mida kasutatakse mõõtmistöös. See koosneb neljast vastusest P, Q; R ja S. R on tundmatu vastus, mida uuritakse, samas kui S on standardvastus. P ja Q on tuntud kui suhtarvud. EMF allikas on ühendatud punktide a ja b vahel, samas kui galvanomeeter on ühendatud punktide c ja d vahel.