Pomiary rezystancji metodą mostkową
Labolatorium z elektroniki
Agnieszka Tuszyńska
30.03.2010 r
Cel ćwiczenia:
Zapoznanie się z mostkiem Wheatstone’a do pomiaru rezystancji oraz jego właściwościami w zastosowaniach jako mostek zrównoważony i wychylony.
1. Mostek zrównoważony
Ocena wpływu na dokładność pomiarów przeprowadzonych z wykorzystaniem mostka Wheastone’a następujących czynników:
- stosunek wartości rezystorów R4/R3 stosowanych w układzie mostka
- napięcie zasilania mostka
- ziarno regulacji rezystancji wzorcowej
W stanie równowagi mostka (Uwy=UAC=0) jest spełniony warunek:
Jeżeli R1 jest rezystancją mierzoną, wtedy R2 jest regulowanym wzorcem rezystancji, a R3 i R4 ustalają stosunek. Zmieniając ten stosunek można równoważyć mostek dla różnych wartości mierzonych rezystancji R1, stosując ten sam wzorzec rezystancji R2
1a. Układ pomiarowy.
Rys: Makieta mostka Wheatstone’a do pomiaru rezystancji.
1b. Wykorzystane urządzenia:
Opornik dekadowy
Mostek rezystancyjny
Miernik Metex M-4640A, 0.05% rdg +3dgt
1c. Przykładowe obliczenia
R2=100Ω
R3=R4=100Ω
=100Ω
R2=100Ω
R3/R4=10Ω
R2=100Ω
R3/R4=0,1Ω
Obliczenia prowadzimy analogicznie dla R2=1 kΩ oraz dla tych samych stosunków R3/R4.
∆U1=0.05% rdg +3dgt =0,0005*0,000+3*0,001=0,003 [V]
∆U3=0.05% rdg +3dgt =0,0005*0,001+3*0,001=0,003 [V]
Tabela pomiarów dla mostka zrównoważonego
Lp. | R2 [Ω] | R4/R3 [Ω] | R1 [Ω] | E [V] | UAC [V] | ∆ UAC [V] |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 100 | 1 | 100 | 3,0 | 0,000 | 0,003 |
2 | 100 | 1 | 100 | 4,5 | 0,000 | 0,003 |
3 | 100 | 10 | 1000 | 3,0 | 0,001 | 0,003 |
4 | 100 | 10 | 1000 | 4,5 | 0,001 | 0,003 |
5 | 100 | 0,1 | 10 | 3,0 | 0,001 | 0,003 |
6 | 100 | 0,1 | 10 | 4,5 | 0,000 | 0,003 |
7 | 1000 | 1 | 1000 | 3,0 | 0,001 | 0,003 |
8 | 1000 | 1 | 1000 | 4,5 | 0,000 | 0,003 |
9 | 1000 | 10 | 10000 | 3,0 | 0,001 | 0,003 |
10 | 1000 | 10 | 10000 | 4,5 | 0,001 | 0,003 |
11 | 1000 | 0,1 | 100 | 3,0 | 0,000 | 0,003 |
12 | 1000 | 0,1 | 100 | 4,5 | 0,000 | 0,003 |
2. Mostek wychyłowy
Do mostka dołączono jako R1 dekadę rezystancyjną, nastawiono R2=R3=R4=100Ω i zrównoważono mostek utrzymując stałą wartość napięcia zasilania równą 4,5V.
Mierzono napięcie wyjściowe mostka w funkcji stosunku Rx/R0, gdzie R0 jest wartością rezystora w stanie zrównoważenia mostka.
W naszym ćwiczeniu R0=1000Ω=1kΩ
Stosunek Rx/R0 zmieniano w sposób równomierny, w granicach 0÷2, 0,9÷1,1 oraz 0,99÷1,01..
Wartości zmierzone przy pomocy woltomierza zestawiono w tabeli i na ich podstawie sporządzono wykresy UAC=f(Rx/R0).
2a. Przykladowe obliczenia
Rx/Ro=2,0 kΩ/1,0 kΩ=2,0 kΩ
Tabela pomiarów dla mostka wychyłowego
Lp. | 0 ÷ 2 [kΩ] | 0,9 ÷ 1,1 [kΩ] | 0,99 ÷ 1,01 [kΩ] |
---|---|---|---|
Rx [kΩ] | Rx/Ro [kΩ] |
U [V] | |
1 | 0,0 | 0,0 | 3,924 |
2 | 0,2 | 0,2 | 1,072 |
3 | 0,4 | 0,4 | 0,483 |
4 | 0,6 | 0,6 | 0,229 |
5 | 0,8 | 0,8 | 0,081 |
6 | 1,0 | 1,0 | 0,000 |
7 | 1,2 | 1,2 | - 0,063 |
8 | 1,4 | 1,4 | - 0,109 |
9 | 16 | 16 | - 0,144 |
10 | 1,8 | 1,8 | - 0,172 |
11 | 2,0 | 2,0 | - 0,195 |
12 |
Wykres zależności napięcia wyjściowegomostka wychyłowego od stosunku rezystancji Rx/Ro w zakresie 0,9 ÷ 1,1 [kΩ].
Wykres zależności napięcia wyjściowegomostka wychyłowego od stosunku rezystancji Rx/Ro w zakresie 0,99 ÷ 1,01 [kΩ].