Съвременната комуникационна система използва AC мостове със сложни електрически и електронни вериги и много други. Различните видове AC мостове, използвани в електронни схеми са мостът на Максуел, мостът на Максуел Уейн, Андерсън мост , Hay’s bridge, Owen bridge, De Sauty bridge, Schering bridge, and Wien series bridge. Въпреки че има различни видове AC мостове за измерване на качествени фактори на бобината, те са ограничени до малък обхват. Например, Мостът на Максуел е ограничен за измерване на фактора на качеството по-голям от 10. Hay’s bridge е подходящ за диапазона на фактора на качеството от 1 до 10. Anderson bridge се използва за измерване на стойностите на индуктивността варира от няколко микро Хенри. Следователно се нуждаем от мостова верига, която трябва да е подходяща за измерване на широк спектър от индуктори. Тази мостова верига се нарича мост на Оуенс.
Определение на Оуенс Бридж
Определение: Мостовата верига на Owens се дефинира като AC мост, който се използва за измерване на широк диапазон от неизвестна индуктивност по отношение на съпротивлението и капацитета. Обикновено работи на принципа на сравнение. Това означава измереното неизвестно индуктивност стойността се сравнява със стандартния или известния кондензатор. Този тип мостова верига използва стандартен кондензатор и a променлив резистор за възбуждане.
Мостова верига на Оуенс
Мостовата верига на Оуенс съдържа четири рамена, свързани в квадрат или във форма на ромб. Сигнал за променливо напрежение и нулев детектор са свързани през кръстовищата на рамената. Схемата на моста на Оуенс е показана по-долу.
Owens-Bridge-Circuit
- От горната схема можем да забележим, че ab, bc, cd и da са четирите рамена, свързани като мост.
- Рамото „ab“ съдържа неизвестна самоиндукция „L1“ със съпротивление „R1“
- Рамото „bc“ съдържа чист резистор „R3“
- Другото рамо „cd“ съдържа фиксиран стандартен кондензатор „C4“
- Последното рамо ‘da’ съдържа променлив неиндуктивен резистор ‘R2’ последователно с променлив стандартен кондензатор ‘C2’.
- Свързан е нулев детектор, за да се знае състоянието на баланса на мостова верига .
Модифицираният мост на Оуен съдържа волтметър паралелно със съпротивление, свързано към едно от рамената. Амперметър също е свързан последователно към мостовата верига за измерване Постоянен ток докато променливият ток може да бъде измерен с помощта на волтметър. Модифицираната схема на моста на Оуенс е показана по-долу.
модифициран-Owens-мост
Теория на Оуенс Бридж
Теорията на моста на Оуенс не е нищо друго освен, неизвестната индуктивност „L1“ се сравнява с известния кондензатор „C4“, свързан към рамото „cd“ на мостовата верига. В състояние на баланс, неиндуктивният резистор „R2“ и променливият стандартен кондензатор „C2“ могат да се променят независимо. Следователно през мостовата верига не протича ток и нулевият детектор няма да регистрира потенциал.
От мостовата верига на Оуенс можем да забележим, че
Неизвестна самоиндукция „L1“
Чист резистор „R3“ (фиксирано неиндуктивно съпротивление)
Фиксиран стандартен кондензатор „C4“
Променлив неиндуктивен резистор „R2“ в серия с променлив стандартен кондензатор „C2“.
Свързан е нулев детектор, за да се знае състоянието на баланса на мостовата верига.
Помислете за балансираното уравнение на основна верига за променлив ток,
Z1Z4 = Z2Z3
Сега заменете импедансите на мостовата верига на Оуенс в горното уравнение
Тогава
(R1 + jωL1) (1 / jωC4) = (R2 + 1 / jωC2) R3
Сега отделете реалните и въображаемите членове от горното уравнение
Получаваме,
L1 = R2R3C4
Неизвестната индуктивност може да бъде измерена от горното уравнение
R1 = R3 (C4 / C2)
Стойността на променлив стандарт кондензатор Измерва се „C2“.
Фазова диаграма на моста Оуенс
Фазовата диаграма на моста на Оуенс е показана по-долу.
фазова диаграма
От горната фазова диаграма можем да забележим, че
Хоризонталната ос представлява тока I1, E3 = I3R3 и E4 = ωI2C4, които са в една и съща фаза. А също така спадът на напрежението на ‘i1r1’ също представлява хоризонталната ос.
Спадът на напрежението ‘e1’ представлява сумата от индуктивен спад на напрежението (ωL1L1) и резистивен спад на напрежението (I1R1)
При състоянието на равновесие на мостовата верига спада на напрежението ‘E1’ и ‘E2’ са равни на рамената и са представени на една и съща ос.
По същия начин спадът на напрежението ‘e3’ е сумата от резистивния спад на напрежението (I2R2) и капацитивния спад на напрежението (I2 / wC2). Поради фиксирания кондензатор, токът i1 става перпендикулярен (90 градуса) спад на напрежението ‘e4’. Токът „I2“ и спадът на напрежението I2R2 представляват вертикалната ос. Захранващото напрежение представлява „E1“ и „E3“.
Предимства
Предимствата на моста на Оуенс са, че измерената неизвестна индуктивност не зависи от честотата и не изисква захранване с честота.
- Уравнението на баланса може да бъде получено много лесно и просто.
- Използва се за измерване на широк диапазон на индуктивност по отношение на капацитета.
- Използва се и за измерване на широк диапазон от стойности на капацитета (получаваме от уравнението на крайния баланс).
Недостатъци
Недостатъците на Owen’s bridge включват:
- Променлив стандартен кондензатор, използван в тази мостова верига, е много скъп. Така че цената на мостовата верига на Оуен също се увеличава.
- Точността на променливия стандартен кондензатор, използван във веригата, е много ниска (близо 1%)
- Използването на по-голям променлив стандартен кондензатор ще увеличи обхвата на качествен фактор на измерваната намотка. Това може допълнително да увеличи цената на веригата.
Често задавани въпроси
1). Какво е нулев детектор?
Помага да се намери състоянието на баланса на веригата за променлив ток (когато дадената стойност е нула). Освен това сравнява неизвестната стойност (индуктивност / съпротивление / капацитет / импеданс) с известна стойност (референтна или стандартна стойност).
2). Какво разбирате под фактор за качество (q фактор) на намотката?
Това е съотношението на съпротивлението на намотката към нейното съпротивление при работната честота.
Q = ωL / R = XL / R
3). Какви са видовете грешки, възникнали в AC мостове?
Грешки при изтичане на магнитно поле, грешки с вихрови токове, честотни грешки и грешки във формата на вълната.
4). Какъв тип мост се използва за измерване на капацитета?
Wien bridge се използва за измерване на капацитета по отношение на калибрирано съпротивление и честота.
5). Защо променливотоковите мостове не използват галванометър вместо нулевия детектор?
В мостовете с променлив ток не се използва галванометър, тъй като той измерва само потока на постоянен ток (DC).
По този начин всичко е свързано с дефиницията, схемата, теорията, предимствата и недостатъците на Owen’s мост . Ето въпрос към вас: „Какви са приложенията на Owen’s bridge?“
