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.