Vineov most

Vinska mosta: primene i izazovi

Vinska mosta je ključni komponent u AC kruževima, uglavnom korišćena za određivanje vrednosti nepoznatih frekvencija. Sposobna je merenja frekvencija u opsegu od 100 Hz do 100 kHz, sa nivoom tačnosti koji obično varira od 0.1% do 0.5%. Pored svoje funkcije merenja frekvencija, ova mosta nalazi raznolike primene. Koristi se za merenje kapacitansa, služi kao ključni element u analizatorima harmonijske distorzije i integralan deo visokofrekventnih (HF) oscilatora.

Jedna od karakterističnih osobina Vinske moste je njegova osjetljivost na frekvenciju. Ova osjetljivost na frekvenciju, mada korisna za namijenjene merne svrhe, predstavlja i značajan izazov. Postizanje ravnotežnog stanja moste može biti složen zadatak. Važan faktor koji doprinosi ovoj težnji je priroda napona ulaznog snabdijevanja. U praktičnim situacijama, napon ulaznog snabdijevanja rijetko je čisto sinusoidni val; umjesto toga, često sadrži harmonike. Ove harmonike mogu narusiti uslov ravnoteže Vinske moste, što dovodi do netočnih mjerenja ili sprečava postizanje ravnoteže moste uopšte.

Da bi se ovaj problem rešio, filter se ugrađuje u kružni brid. Taj filter se povezuje u seriju s detektorom nule. Filtriranjem neželjenih harmonika iz ulaznog signala, filter pomaže da napon koji stiže do moste bliže aproksimira čisto sinusoidni val. To, na svoju stranu, omogućava postizanje stabilnog ravnotežnog stanja i poboljšava ukupnu tačnost i pouzdanost mjerenja izvršenih pomoću Vinske moste.

Analiza ravnotežnog stanja moste

Kada most dostigne ravnotežno stanje, električni potencijal na čvorovima B i C postaje jednak, to jest, V1 = V2 i V3 = V4. Napon V3, koji se izražava kao V3 = I1 R3, i V4 (gde je V4 = I2 R4) ne samo da imaju istu magnitudu, već i istu fazu, što rezultira savršeno preklapanjem njihovih talasa. Takođe, struja I1 koja teče kroz granu BD, struja I2 koja prolazi kroz R4, kao i odnos napona-struje I1 R3 i I2 R4, svi pokazuju in-fazne karakteristike.

Ukupni pad napona kroz granu AC je agregat dva komponenta: pad napona I2 R2 kroz otpornik R2 i kapacitivni pad napona I2/ ωC2 kroz kapacitet C2. U ravnotežnom stanju moste, naponi V1 i V2 podudaraju se točno u magnitudi i fazi.

Faza napona V1 podudara se sa padom napona IR R1 kroz granu R1, što ukazuje da je otpornik R1 u istoj fazi kao V1. Fazorsko sabiranje bilo V1 i V3 ili V2 i V4 daje rezultantni napon snabdijevanja, odražavajući električnu ravnotežu unutar kružnog brida.

U ravnotežnom stanju,

Na usporedbi realnog dijela,

Na usporedbi imaginarnog dijela,

Zamjenom vrijednosti ω = 2πf,

Pokazivač otpora R1 i R2 mehanički su spojeni jedan s drugim. Tako da se postiže R1 = R2.