Most Wien

Most Wien: Primjene i Izazovi

Most Wien je ključni sastojak u AC krugovima, glavno korišten za određivanje vrijednosti nepoznatih frekvencija. Sposoban je mjeriti frekvencije u rasponu od 100 Hz do 100 kHz, s razinom točnosti koja obično varira od 0,1% do 0,5%. Osim svoje funkcije mjerenja frekvencija, ovaj most ima razne primjene. Koristi se za mjerenje kapacitance, služi kao ključni element u analizatorima harmonijskih debljanja i bitan je za visokofrekventne (HF) oscilatore.

Jedna od značajnih karakteristika Mosta Wien je njegova osjetljivost na frekvenciju. Iako korisna za namijenjeno mjerenje, ova osjetljivost na frekvenciju predstavlja i značajan izazov. Postizanje ravnotežnog točka mosta može biti složena zadaća. Glavni faktor koji doprinosi ovoj težini je priroda ulaznog napajanja. U praktičnim situacijama, ulazno napajanje rijetko je čisto sinusoidalni val, već često sadrži harmonike. Te harmonike mogu narušiti uslov ravnoteže Mosta Wien, što dovodi do netočnih mjerenja ili sprečava most da doseže ravnotežu.

Da bi se riješio ovog problema, u mostu se ugrađuje filter. Taj filter je povezan u seriju s detektorom nule. Filtrirajući neželjene harmonike iz ulaznog signala, filter pomaže u tome da napon koji stiže mostu bolje aproksimira čisto sinusoidalni val. To, na svoj red, omogućuje postizanje stabilne ravnotežne točke i poboljšava ukupnu točnost i pouzdanost mjerenja provedenih pomoću Mosta Wien.

Analiza Ravnotežnog Stanja Mosta

Kada most postigne stanje ravnoteže, električni potencijal na čvorovima B i C postaje jednak, tj. V1 = V2 i V3 = V4. Napon V3, koji se izražava kao V3 = I1 R3, i V4 (gdje je V4 = I2 R4) nemaju samo istu veličinu, već i istu fazu, što rezultira savršenim preklapanjem njihovih valnih oblika. Također, struja I1 koja teče kroz granu BD, struja I2 koja prolazi kroz R4, kao i odnosi napona-struje I1 R3 i I2 R4, svi pokazuju in-fazne karakteristike.

Ukupni pad napona na granu AC je zbroj dvije komponente: pad napona I2 R2 na otporniku R2 i kapacitivni pad napona I2/ ωC2 na kapacitetu C2. U ravnotežnom stanju mosta, naponi V1 i V2 točno odgovaraju u veličini i fazi.

Faza napona V1 podudara se s padom napona IR R1 na granu R1, što upućuje na to da je otpornik R1 u istoj fazi kao V1. Fazorsko zbrajanje bilo V1 i V3, ili V2 i V4, daje rezultantni napajni napon, što odražava elektromagnetsku ravnotežu unutar kruga mosta.

U ravnotežnom stanju,

Na usporedbi realnog dijela,

Na usporedbi imaginarnog dijela,

Zamjenom vrijednosti ω = 2πf,

Klizač otpora R1 i R2 mehanički su spojeni. Stoga, R1 = R2.