Vīena mosts

Vienas tilta: Lietojumi un izaicinājumi

Vienas tilts ir svarīgs komponents AC šķēršļu tīklos, galvenokārt izmantošanai nezināmu frekvenču vērtību noteikšanai. Tā spēja mērīt frekvenčus no 100 Hz līdz 100 kHz, ar precizitāti parasti no 0.1% līdz 0.5%. Pāri tās frekvenču mērīšanas funkcijai, šis tilts atrod dažādas lietojumvietas. Tā tiek izmantota kapacitance mērīšanai, kā arī kā galvenais elements harmoniskās deformācijas analizētājos un ir svarīga daļa augstfrekvenču (HF) oscilatoros.

Vienas tulta iezīmīgā īpašība ir tā jūtība pret frekvenci. Šī frekvenču jūtība, noderīga tās mērīšanas mērķiem, arī rada nozīmīgu izaicinājumu. Tulta līdzsvara punkta sasniegšana var būt sarežģīta uzdevums. Galvenais šī grūtības iemesls ir piegādes sprieguma dabai. Praktiskā situācijā piegādes spriegums reti ir tīrs sinusoīdisks signāls; gan to vietā, tas bieži satur harmoniskās. Šīs harmoniskās var traucēt Vienas tulta līdzsvaru, radot neprecīzus mērījumus vai pat neļaujot tultam sasniegt līdzsvaru vispār.

Lai risinātu šo problēmu, tulta shēmā tiek iestrādāts filtras. Šis filtres tiek savienots seriāli ar nulles detektoru. Filtrējot nevajadzīgos harmoniskos no ieejas signāla, filtres palīdz nodrošināt, ka spriegums, kas nonāk tultā, tuvāk pieņem tīra sinusoīdiska veida. Tas, savukārt, veicina stabila līdzsvara punkta sasniegšanu un uzlabo vispārējo mērījumu precizitāti un uzticamību, izmantojot Vienas tultu.

Tulta līdzsvara stāvokļa analīze

Kad tulta sasniedz līdzsvaru, elektriskais potenciāls mezglās B un C kļūst vienāds, t.i., V1 = V2 un V3 = V4. Spriegums V3, kas izteikts kā V3 = I1 R3, un V4 (kur V4 = I2 R4) ne tikai ir vienādi lielumi, bet arī vienādos fāzes, rezultātā to grafiki pilnībā pārklājas. Turklāt strāva I1, kas plūst caur posmi BD, strāva I2, kas plūst caur R4, kā arī sprieguma - strāvas attiecības I1 R3 un I2 R4, visi rāda vienfāzes raksturojumu.

Kopējais sprieguma pazeminājums pozīcijā AC ir divu komponentu summa: sprieguma pazeminājums I2 R2 caur upuru R2 un kapacitatīvais sprieguma pazeminājums I2/ ωC2 caur kapacitāti C2. Līdzsvarā tulta spriegumi V1 un V2 sakrīt precīzi gan lielumā, gan fāzē.

Sprieguma V1 fāze sakrīt ar sprieguma pazeminājumu IR R1 caur posmi R1, kas norāda, ka upura R1 fāze ir vienāda ar V1. Fazora summa vai nu V1 un V3, vai V2 un V4, dod rezultātā piegādes spriegumu, atspoguļojot elektroenerģijas līdzsvaru tulta shēmā.

Līdzsvarā,

Salīdzinot reālo daļu,

Salīdzinot imagināro daļu,

Aizstājot  ω = 2πf vērtību,

Upuru R1 un R2 slīdere mehāniski savienotas. Tādējādi, iegūst R1 = R2.