P
OLITECHNIKA
Ś
WIĘTOKRZYSKA
W
K
IELCACH
W
YDZIAŁ
E
LEKTROTECHNIKI,
A
UTOMATYKI
I
I
NFORMATYKI
L
ABORATORIUM
M
ETROLOGII (I)
I
NSTRUKCJA
L
ABORATORYJNA
T
EMAT
Ć
WICZENIA:
NIEZRÓWNOWAŻONE MOSTKI PRĄDU STAŁEGO
LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ (I)
Mostek czteroramienny niezrównoważony.
2
Celem
ćwiczenia
jest
poznanie
właściwości
metrologicznych
mostka
niezrównoważonego prądu stałego. Ćwiczenie polega na eksperymentalnym
wyznaczeniu charakterystyk mostka niezrównoważonego i porównaniu ich
z charakterystykami teoretycznymi.
1. Charakterystyka przetwarzania mostka niezrównoważonego.
Charakterystyka przetwarzania niezrównoważonego mostka prądu stałego nazywa
się zależność prądu I w gałęzi wyjściowej od względnej zmiany rezystancji jednego z
ramion np. R
1
∆
=
1
1
R
R
f
I
Przy niewielkich zmianach rezystancji np. R
1
o ∆ R
1
i stałej napięcia zasilającego
mostek, prąd I jest z pewnym przybliżeniem liniową funkcja tych zmian. Ta właściwość
mostka niezrównoważonego jest wykorzystywana w układach do pomiaru wielkości
nieelektrycznych metodami elektrycznymi.
Jeżeli ograniczyć się do rozpatrywania małych odchyleń od stanu równowagi
mostka, można w oparciu o metodę schematów zastępczych Nilszteina wyprowadzić
zależność określającą prąd w gałęzi pomiarowej, w której postać jest następująca:
(
)
1
G
AB
1
R
R
R
I
I
∆
+
τ
⋅
=
(1)
gdzie:
2
1
1
R
R
U
I
Z
+
=
Z
U - napięcie zasilania mostka
E
R
1
+∆R
1
R
2
R
3
R
4
A
B
C
D
R
g
I
LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ (I)
Mostek czteroramienny niezrównoważony.
3
4
3
2
1
4
2
R
R
R
R
R
R
+
+
+
+
=
τ
4
3
4
3
2
1
2
1
AB
R
R
R
R
R
R
R
R
R
+
⋅
+
+
⋅
=
Charakterystykę przetwarzania mostka sterowanego równoczesną zmianą
rezystancji wszystkich ramion można określić dla małych wartości ∆R
1
, ∆R
2
, ∆R
3
, ∆R
4
w sposób podobny. Wówczas charakterystykę przetwarzania określa zależność:
∆
+
∆
+
∆
+
∆
+
=
4
4
3
3
2
2
1
1
5
)
(
4
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
U
I
AB
Z
(2)
2. Pomiary.
2.1. Wyznaczanie charakterystyk przetwarzania.
Na rys.2 przedstawiono schemat układu pomiarowego:
Na schemacie tym oznaczono:
R
1
, R
2
, R
3
, R
4
, R
5
– oporniki dekadowe
µA – mikroamperomierz magnetoelektryczny
R
1
R
2
R
3
R
4
A
B
C
D
µA
V
Zasilacz
U=5-8V
R
5
LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ (I)
Mostek czteroramienny niezrównoważony.
4
Należy wyznaczyć
∆
=
1
1
R
R
f
I
dla kilku ustalonych wartości R
2
, R
3
, R
4
i E
Pomiary przeprowadzić dla:
1
1
'
R
R
I
∆
=
1
1
''
R
R
I
∆
=
1
1
''
'
R
R
I
∆
=
R
1
= 1500
Ω
R
1
= 1500
Ω
R
1
= 1500
Ω
R
2
= 500
Ω
R
2
= 1500
Ω
R
2
= 3000
Ω
R
3
= 150
Ω
R
3
= 500
Ω
R
3
= 1500
Ω
R
4
– obliczyć z równania dla stanu równowagi mostka
I =
1
1
R
R
∆
= (-0,15 ÷ +0,15 co 0,01)
U = 5 ÷ 8 V
Wyniki pomiarów zanotować w tabeli:
1
1
R
R
∆
-0,15
…
…
0,00
…
…
+0,15
I [µA]
W oparciu o otrzymane wyniki wykonać wykresy:
∆
=
1
1
R
R
f
I
przy
1
1
R
R
∆
= (-0,15 ÷ +0,15)
Na wykresie nanieść krzywe
∆
=
1
1
R
R
f
I
obliczone według zależności (1).
3. Literatura.
• Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa 2003
;
• Kaczmarek, Z., Pomiary wielkości nieelektrycznych metodami elektrycznymi,
Politechnika Świętokrzyska skrypt nr 165, Kielce 1988.