Mæling viðstöndar

Viðstandur er eitt af grundvallaratriðunum sem komast fyrir í rafmagns- og raforkuefni. Gildi viðstandsins í verkfræði fer frá mjög lágum gildum, eins og viðstandur á spennubókaspuli, til mjög hára gilda, eins og skýrslusviðstandur sama spulunnar. Þó að fjölfærari virkar vel ef við þurfum rúmhugað gildi viðstands, en fyrir nákvæm gildi, sérstaklega við mjög lág og mjög há gildi, þurfum við sérstök aðferðir. Í þessu greinum munum við ræða mismunandi aðferðir mælingar viðstands. Til þess kategorísum við viðstandinn í þrjár flokkar-

Mæling lág viðstands (<1Ω)

Mikilvægasta vandamál í mælingu lág viðstands eru tengingarviðstandur eða leiðarviðstandur mælingavéla, þó að vera lítill í gildi er hann samanborðanlegur við viðstand sem mælst og því orsaka stór villa.
Þannig að að losna þessu máli eru lág viðstandar búinn til með fjórum endapunktum. Tvö endapunktar eru straumendapunktar og önnur tvö eru spennaendapunktar.
Mynd hér að neðan sýnir byggingu lág viðstands.

Straumur fer í gegnum straumendapunktana C1 og C2 á meðan spennuleit er mæld á milli spennaendapunkta V1 og V2. Þannig getum við fundið gildi viðstandsins sem verið er að prófa í formi V og I eins og sýnt er í myndinni að ofan. Þessi aðferð hjálpar okkur að sleppa tengingarviðstandi vegna straumendapunkta og þó tengingarviðstandur spennaendapunkta sé ennþá í mynd, er hann mjög litill hluti af hára viðstanda spennaferlinu og því orsaka ómerkilega villa.

Aðferðir sem notaðar eru til mælingar lág viðstands eru:-

• Kelvin's Double Bridge Method

• Potentiometer Method

• Ducter Ohmmeter.

Kelvin's Double Bridge

Kelvin's double bridge er breyting á einfaldri Wheatstone bridge. Mynd hér að neðan sýnir sveifluskjá á Kelvin's double bridge.

Svo sem við sjáum í myndinni að ofan eru tvö set af armum, annar með viðstand P og Q og annar með viðstand p og q. R er óþekktur lág viðstandur og S er staðalviðstandur. Hér táknar r tengingarviðstand milli óþekkt viðstands og staðalsviðstands, sem við viljum sleppa. Til mælingar gerum við hlutfallið P/Q jafnt og p/q og þá er uppi búngr Wheatstone bridge sem leitar til núllskynjar í galvanometrinu. Þannig að fyrir búngra bryggju getum við skrifað

Setjum eqn 2 í 1 og leysum og notum P/Q = p/q, fáum við-

Þannig að við sjáum að með búngrum með tvöum armum getum við sleppt tengingarviðstandi alveg og því villu vegna þess. Til að sleppa öðru villu vegna varmaelektrískar spennu, tekjum við aðrar lesingu með stunga tengingum snúðar og lokar við að taka meðaltal tveggja lesninga. Þessi brygga er gagnleg fyrir viðstanda í bilinu 0.1µΩ til 1.0 Ω.

Ducter Ohmmeter

Þetta er rafbúnaðarhlutur sem notast við til mælingar lág viðstands. Hann inniheldur fastmagn líkt PMMC hlutverki og tvær spólur í milli magnsreikningsins sem búinn er til af pólmagns. Spólurnar eru hornréttar við hver annað og eru fær til að snúa um sameiginlega ás. Mynd hér að neðan sýnir Ducter Ohmmeter og tengingarnar sem nauðsynlegar eru til að mæla óþekkt viðstand R.

Einhverjar af spólunum, kölluð straumspóla, er tengdur við straumendapunktana C1 og C2, en aðra spóla, kölluð spennuspóla, er tengdur við spennaendapunktana V1 og V2. Spennuspólan fer með straumi sem er samanborðanlegur við spennuleit á R og svo er hans dreifing. Straumspólan fer með straumi sem er samanborðanlegur við straum sem fer í gegnum R og svo er hans dreifing. Bæði dreifingar vinna í mótmæli og vísa kemur til stillingar þegar bæði eru jafnar. Þessi hlutur er gagnlegur fyrir viðstanda í bilinu 100µΩ til 5Ω.

Mæling miðlungs viðstands (1Ω – 100kΩ)

Eftirfarandi eru aðferðir sem notaðar eru til að mæla viðstand sem er í bilinu 1Ω – 100kΩ –

• Ammeter-Voltmeter Method

• Wheatstone Bridge Method

• Substitution Method

• Carey- Foster Bridge Method

• Ohmmeter Method

Ammeter Voltmeter Method

Þetta er einfaldasta og algengasta aðferð til að mæla viðstand. Hann notast við ammeter til að mæla straum, I og voltmeter til að mæla spennu, V og við fáum gildi viðstandsins sem

Nú getum við haft tvö möguleg tengingar á ammeter og voltmeter, sýndar í myndinni að neðan.

Nú í mynd 1, mælir voltmeter spennuleit yfir ammeter og óþekkt viðstand, þannig að

Þannig að, hlutfallslega villa verður,

Fyrir tenginguna í mynd 2, mælir ammeter summu straums yfir voltmeter og viðstand, þannig að

Hlutfallslega villa verður,

Það er að sjá að hlutfallslega villa er núll fyrir Ra = 0 í fyrsta tilfelli og Rv = ∞ í öðru tilfelli. Nú kemur spurningin hvort hvernig tenging skal nota í hvaða tilfelli. Til að finna þetta jöfnum við bæði villur

Þannig að fyrir viðstanda sem eru stærri en gefið af ofangreindri jöfnu notum við fyrsta aðferðina og fyrir minni en það notum við aðra aðferðina.

Wheatstone Bridge Method

Þetta er einfaldasta og grunnlegasta bryggjuhringur sem notast við í mælingarannsóknir. Hann hefur fimm armar viðstanda