Construcció del circuit del pont d’Anderson, el seu funcionament i aplicació

El els circuits de pont s’utilitzen per mesurar diversos valors de components com la resistència, la capacitat, la inductància, etc. La forma simple d'un circuit de pont consisteix en una xarxa de quatre braços de resistències / impedància que formen un circuit tancat. S’aplica una font de corrent a dos nodes oposats i es connecta un detector de corrent als dos nodes restants. En aquest article es parla del funcionament del circuit de pont d'Andersons i les seves aplicacions.

Els circuits de pont utilitzen el principi d’indicació nul·la i el mètode de mesura de comparació, també es coneix com “condició d’equilibri de pont a tensió zero”. El circuit pont compara els valors d’un component desconegut amb el d’un component estàndard conegut amb precisió. Per tant, la precisió depèn sobretot del circuit del pont, no de l’indicador nul.

Des del circuit de pont anterior, l’equació d’equilibri és

Diferents tipus de ponts

Dos tipus de ponts utilitzats per mesurar els valors dels components. Són ponts D.C i ponts A.C.

Els ponts de D.C són

• Pont de Wheatstone
• Pont de Kelvin

Els diversos tipus de ponts AC són:

• Pont de comparació d’inductància
• Pont de comparació de capacitats
• Pont de Maxwell
• Hi ha 's bridge
• Pont d’Anderson
• Pont de Schering
• Pont de Viena

Ponts A.C

Els ponts de corrent altern s'utilitzen sovint per mesurar el valor de la impedància desconeguda (inductància mútua / mútua dels inductors o capacitat dels condensadors amb precisió). Un circuit de pont A.C consta de quatre impedàncies, una font de subministrament de CA i un detector equilibrat. Els detectors d’equilibri que s’utilitzen generalment per als ponts A.C són

• Auriculars (a les freqüències de 250 Hz a 3 a 4 kHz)
• Circuit amplificador ajustable (per a un rang de freqüència de 10HZ a 100Hz)
• Galvanòmetres de vibració (per a freqüències de gamma baixa de 5 Hz a 1000 Hz)

La resposta nul·la (condició d’equilibri del pont) es pot obtenir variant un dels braços del pont. La impedància d'un component es troba en una forma de polar que pot tenir una magnitud i un valor d'angle de fase. Per a un circuit A.C mostrat anteriorment, la impedància es pot escriure en termes de magnitud i angle de fase

On Z1, Z2, Z3, Z4, són les magnituds i θ1, θ2, θ3 i θ4 són angles de fase. El producte de totes les impedàncies s’ha de dur a terme en forma polar, on totes les magnituds es multipliquen i s’han d’afegir angles de fase.

Aquí, el pont ha d'estar equilibrat tant per a la magnitud de les condicions com per als angles de fase. A partir de les equacions anteriors, s'han de complir dues condicions per a l'equilibri pont. Igualant magnituds d’ambdós costats, obtindrem la condició de magnitud com,

Z1.Z4 = Z2.Z3

I els angles de fase també, θ1 + θ4 = θ2 + θ3

L'angle de fase és + ve impedàncies inductives i –ve per a les impedàncies capacitives.

Andersons Construction and Working

El pont d’Anderson és un pont A.C que s’utilitza per mesurar l’autoinductància de la bobina. Permet mesurar la inductància d’una bobina utilitzant un condensador estàndard i resistències. No requereix un equilibri repetit del pont. Es tracta d’una modificació del pont de Maxwell en què també s’obté el valor de l’autoinductància comparant-lo amb un condensador estàndard. Les connexions es mostren a continuació.

Andersons Construction and Working

Un braç del pont està format per l'inductor desconegut Lx amb una resistència coneguda en sèrie amb Lx. Aquesta resistència R1 inclou la resistència de l’inductor . La capacitat C és el condensador estàndard amb r, R2, R3 i R4 de naturalesa no inductiva.

Les equacions d’equilibri pont són:

i1 = i3 i i2 = i4 + i_c,

V2 = i2.R3 i V3 = i3.R3

V1 = V2 + ic.r i V4 = V3 + jo _c r

V1 = i1.R1 + i1.ω.L1 i V4 = i4.R4

Ara la tensió V ve donada per,

A partir del circuit anterior, R2, R4 i rar en forma d’estrella, que es transforma en la seva forma delta equivalent per tal de trobar les equacions d’equilibri del pont tal com es mostra a la figura següent.

Els elements del delta equivalent són donats per,

R5 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R4

R6 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / R2

R7 = (R2.r + R4.r + R2.R4) / r

Ara el R7 esquiva la font i, per tant, no afecta la condició d’equilibri. Així, descuidant R7 i reordenant una xarxa com es mostra a la fig (b), obtenim un pont d’inductància de Maxwell.

Així, l’equació de balanç ve donada per

Lx = CR3R5 i

R1 = R3. (R5 / R6)

Substituint els valors de R5 i R6, obtindrem

Si el condensador utilitzat no és perfecte, el valor de la inductància es manté sense canvis, però el valor de R1 canvia. El mètode pont d’Anderson també es pot utilitzar per mesurar el condensador C si es disposa d’una autoinductància calibrada.

L'equació anterior que hem obtingut és més complexa que la que hem obtingut al pont de Maxwell. En observar les equacions anteriors podem dir fàcilment que per obtenir una convergència d’equilibri més fàcilment, caldria fer ajustos alternatius de R1 i r al pont d’Anderson.

Vegem ara com podem obtenir experimentalment el valor de l’inductor desconegut. Al principi, configureu la freqüència del generador de senyal al rang audible. Ara ajusteu R1 i r de manera que els auriculars (detector de nul) donin un so mínim. Mesureu els valors de R1 i r (obtinguts després d’aquests ajustos) amb l’ajut del multímetre. Utilitzeu la fórmula que hem derivat anteriorment per esbrinar el valor de la inductància desconeguda. L'experiment es pot repetir amb el diferent valor del condensador estàndard.

Avantatges d'Andersons Bridge

• S'utilitza el condensador fix, mentre que altres ponts utilitzen un condensador variable.
• El pont s'utilitza per determinar amb precisió la inductància en el rang mil·limètric.
• Aquest pont també proporciona un resultat precís per a la determinació de la capacitat en termes d’inductància.
• El pont és fàcil d’equilibrar des del punt de vista de la convergència en comparació amb el pont de Maxwell en cas de valors baixos de Q.

Desavantatges d'Andersons Bridge

• És molt complicat que altres ponts pel que fa al nombre de components utilitzats.
• Les equacions d'equilibri també són complicades de derivar.
• El pont no es pot blindar fàcilment a causa del punt d’unió addicional, per evitar els efectes de les capacitats perdudes.

Aplicacions d'Andersons Bridge

• S'utilitza per mesurar l'autoinductància de la bobina (L)
• Trobar el valor de la reactància inductiva (XL) de la bobina a una freqüència específica

A partir de la informació anterior, finalment, podem concloure que un pont d’Andersons és ben conegut per la seva aplicació que mesura l’autoinductància des d’uns pocs micro Henry fins a diversos Henry precisament. Esperem que tingueu una millor comprensió d’aquest concepte. A més, qualsevol dubte sobre aquest concepte o sobre implementar projectes elèctrics i electrònics Si us plau, doneu els vostres valuosos suggeriments comentant a la secció de comentaris següent. Aquí teniu una pregunta, Quines són les aplicacions dels ponts AC?