Pulong ni Wien

Wien's Bridge: Mga Application at Hamon

Ang Wien's bridge ay isang mahalagang komponente sa mga AC circuit, na pangunahing ginagamit para matukoy ang halaga ng mga hindi kilalang frequency. Ito ay may kakayahan na sukatin ang mga frequency sa saklaw ng 100 Hz hanggang 100 kHz, na may antas ng pagkakatumpak na karaniwang nasa 0.1% hanggang 0.5%. Bukod sa kanyang punksyon sa pagsukat ng frequency, ang bridge na ito ay may iba't ibang mga application. Ginagamit ito sa pagsukat ng capacitance, nagsisilbing pangunahing elemento sa mga harmonic distortion analyzer, at bahagi ng mga high-frequency (HF) oscillator.

Isa sa mga nakikilala nitong katangian ay ang kanyang sensitibidad sa frequency. Ang sensitibidad sa frequency na ito, bagama't kapaki-pakinabang para sa kanyang layuning pagsukat, ay nagbibigay rin ng malaking hamon. Makamit ang balanse point ng bridge ay maaaring maging isang komplikadong gawain. Isang pangunahing dahilan sa hirap na ito ay ang kalikasan ng input supply voltage. Sa praktikal na mga scenario, ang input supply voltage ay madalas hindi isang tuloy-tuloy na sinusoidal waveform; halos laging may harmonics. Ang mga harmonics na ito ay maaaring mag-udyok sa hindi balanseng kondisyon ng Wien's bridge, na nagdudulot ng hindi tumpak na pagsukat o nagpapahintulot sa bridge na hindi makarating sa equilibrium.

Upang tugunan ang isyu na ito, isinasama ang isang filter sa bridge circuit. Ang filter na ito ay konektado sa serye kasama ang null detector. Sa pamamagitan ng pag-filter out ng mga di kinakailangan na harmonics mula sa input signal, tumutulong ang filter upang mas mapalapit ang voltage na mararating sa bridge sa isang tuloy-tuloy na sinusoidal waveform. Dahil dito, natutugunan ang pagkamit ng isang matatag na balanse point at pinabubuti ang kabuuang tumpak at reliabilidad ng mga pagsusukat na ginagawa gamit ang Wien's bridge.

Pagsusuri ng Balanse Condition ng Bridge

Kapag umabot ang bridge sa isang balanseng estado, ang electrical potential sa mga node B at C ay naging pantay, na V1 = V2 at V3 = V4. Ang voltage V3, na ipinahayag bilang V3 = I1 R3, at V4 (kung saan V4 = I2 R4) hindi lamang may parehong magnitude kundi may parehong phase din, na nagreresulta sa perpektong pagkakasabay ng kanilang mga waveform. Bukod dito, ang current I1 na lumilipad sa arm BD, ang current I2 na lumilipad sa R4, pati na rin ang voltage-current relationships I1 R3 at I2 R4, lahat ay nagpapakita ng in-phase characteristics.

Ang kabuuang voltage drop sa arm AC ay ang sum ng dalawang component: ang voltage drop I2 R2 sa resistance R2 at ang capacitive voltage drop I2/ ωC2 sa capacitance C2. Sa balanseng estado ng bridge, ang voltages V1 at V2 ay eksaktong magkakatugma sa magnitude at phase.

Ang phase ng voltage V1 ay naka-align sa voltage drop IR R1 sa arm R1, na nagpapahiwatig na ang resistance R1 ay nasa parehong phase bilang V1. Ang phasor addition ng alinman sa V1 at V3 o V2 at V4 ay nagbibigay ng resulta ng supply voltage, na nagpapakita ng electrical equilibrium sa loob ng bridge circuit.

Sa balanse condition,

Sa pag-equate ng real part,

Sa pag-compare ng imaginary part,

Sa pamamagitan ng pag-substitute ng value ng ω = 2πf,

Ang slider ng resistance R1 at R2 ay mekanikal na konektado sa bawat isa. Kaya, ang R1 = R2 ay nakuha.