Kelvin Köprü Devresi | Kelvin Çift Köprüsü
Kelvin Köprüsünü tanıtmadan önce, bu köprünün neden gerekli olduğuna dair bilgi sahibi olmak çok önemlidir. Zaten, elektrik direncini oldukça doğru bir şekilde ölçebilen (genellikle yaklaşık %0.1 doğruluk payı ile) Wheatstone köprüsü varken.
Kelvin köprüsüne olan ihtiyacın anlaşılması için öncelikle elektrik direncinin kategorize edilmesi için üç önemli yolu tanımamız gerekiyor:
Yüksek Direnç: 0.1 Mega-ohmdan büyük olan direnç.
Orta Dereceli Direnç: 1 ohmdan 0.1 Mega-ohm'a kadar değişen direnç.
Düşük Direnç: Bu kategori altında direnç değeri 1 ohmdan daha düşük olur.
Bu sınıflandırma yapmanın mantığı, eğer elektrik direncini ölçmek istiyorsak, farklı kategoriler için farklı cihazları kullanmamız gerektiğidir. Yüksek direnç ölçümünde yüksek doğruluk sağlayabilen bir cihaz, düşük direnç değerlerini ölçerken aynı yüksek doğruluğu sağlaymayabilir.
Bu nedenle, belirli bir elektrik direnci değerini ölçmek için hangi cihazın kullanılması gerektiğini karar vermek zorundayız. Ancak, ampermetre-voltmetre yöntemi, yer değiştirme yöntemi gibi diğer yöntemler de var ancak bu yöntemler köprü yöntemine kıyasla daha fazla hata üretir ve çoğu endüstride tercih edilmez.
Şimdi yukarıda yaptığımız sınıflandırmayı tekrar hatırlayalım, yukarıdan aşağıya doğru direnç değeri azaldığından, düşük direnç değerlerini ölçmek için daha hassas ve doğru bir cihaza ihtiyaç duyarız.
Wheatstone köprüsünün en büyük dezavantajlarından biri, birkaç ohmdan birkaç mega ohma kadar direnç ölçebilmesine rağmen, düşük dirençleri ölçerken önemli hatalar vermesidir.
Bu nedenle, Wheatstone köprüsünde bazı değişikliklere ihtiyaç duyarız ve bu değişiklikler sonucunda elde edilen köprü, düşük direnç değerlerini ölçmeye uygun olan ve endüstri dünyasında geniş bir uygulama alanına sahip olan Kelvin köprüsü'dür.
Kelvin Köprüsünü incelemek için yardımcı olacak bazı terimleri tartışalım.
Köprü:
Köprü genellikle dört kol, denge detektörü ve kaynaktan oluşur. Null nokta tekniği üzerine çalışırlar. Pratik uygulamalarda çok faydalıdırlar çünkü metrelerin kesin ve doğrusal bir ölçekle ayarlanması gerekmez. Gerilimi ve akımı ölçme ihtiyacı yoktur, sadece gerilimin veya akımın varlığını veya yokluğunu kontrol etmek yeterlidir. Ancak, null noktasında metrenin oldukça küçük bir akımı alabiliyor olması gerekmektedir. Bir köprü, paraleldeki gerilim bölücüleri olarak tanımlanabilir ve iki bölücü arasındaki fark, çıktımızdır. Bu, elektrik direnci, kapasitans, indüktör ve diğer devre parametrelerini ölçmede çok kullanışlıdır. Herhangi bir köprünün doğruluğu, köprü bileşenleriyle doğrudan ilgilidir.
Null Nokta:
Bu, ampermetre veya voltmetre okuması sıfır olduğunda null ölçümün gerçekleştiği nokta olarak tanımlanabilir.
Kelvin Köprü Devresi
Daha önce bahsettiğimiz gibi, Kelvin Köprüsü, özellikle düşük direnç ölçümünde yüksek doğruluk sağlayan modifiye edilmiş bir Wheatstone köprüsüdür. Şimdi aklımıza gelecek soru, nerede bu değişiklik yapılmalıdır. Buna cevap oldukça basittir – bu, net dirençte artışa neden olan bağlantı hatları ve kontaktlar bölümüdür.
Şimdi aşağıdaki modifiye edilmiş Wheatstone köprüsü veya Kelvin köprü devresini ele alalım:
Burada, t, bağlantının direncidir.
C, bilinmeyen direnç.
D, standart direnç (bilinen değeri).
İki noktayı j ve k olarak işaretleyelim. Eğer galvanometre j noktasına bağlanırsa, D'ye t direnci eklenir ki bu, C'nin çok düşük bir değerine yol açar. Şimdi galvanometreyi k noktasına bağlayalım, bu durumda bilinmeyen direnç C'nin yüksek bir değerini verecektir.
Galvanometreyi j ve k arasında bulunan d noktasına bağlayalım, böylece t, t1 ve t2'ye bölünsün, yukarıdaki figürden görüldüğü gibi
t1'in hiçbir hataya neden olmadığını yazabiliriz,
Thus we can conclude that there is no effect of t (i.e. the resistance of leads). Practically it is impossible to have such situation however the above simple modification suggests that the galvanometer can be connected between these points j and k so as to obtain the null point.
Kelvin Çift Köprüsü
Neden çift köprü olarak adlandırılır? Çünkü aşağıdaki gibi ikinci bir oran kol seti içerir:
Bu orantılı kollar p ve q, galvanometreyi j ve k arasındaki doğru noktaya bağlamak için kullanılır, böylece t direnci (yani bağlantı hatlarının direnci) etkisini ortadan kaldırır. Denge durumunda, a ve b arasındaki gerilim düşümü (yani E), a ve c arasındaki gerilim düşümü (yani F)’ye eşittir.
Galvanometre deflesmesi sıfır olduğunda, E = F
Yine aynı sonuca ulaşıyoruz – t hiçbir etkiye sahip değil. Ancak (2) numaralı denklem, aşağıdaki durumlarda hata verir:
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
