MASURAREA REZISTENTELOR CU PUNTEA SIMPLA (WHEATSTONE)

MASURAREA REZISTENTELOR CU PUNTEA SIMPLA (WHEATSTONE)

1. Consideratii generale

Metodele de punte sunt metode de comparatie de zero si se intrebuinteaza la masurarea marimilor neelectrice prin metode electrice si in diferite instalatii automate si telemecanice.

Circuitul de masurare al metodelor de punte se compune din patru impedante care formeaza laturile unui patrulater inchis, un aparat indicator de zero conectat in a doua diagonala.

Principiul metodelor de punte consta in echilibrarea electrica a puntii, care se caracterizeaza prin lipsa curentului in diagonala aparatului de zero. Valoarea marimii de masurat rezulta din conditiile de echilibru ale puntii, in functie de impedantele cunoscute din laturile patrulaterului. Metodele de punte, fiind metode de zero, au o sensibilitate si precizie mare, nefiind influentate de etalonarea aparatului de zero si de variatiile sursei de alimentare.

Puntea simpla este o punte de c.c., cu ajutorul careia se masoara rezistente cuprinse intre 1Ω si 1MΩ.

In fig.1 este prezentata schema principala a puntii simple, care cuprinde: trei rezistente cunoscute R₁, R₂ si R₃ care impreuna cu rezistenta de masurat R_x formeaza laturile patrulaterului ABCD, un galvanometru G de curent continuu ca aparat indicator de zero montat in una din diagonale, iar in celalalta diagonala o sursa E de curent continuu (1,5 - 4)V si o rezistenta R pentru limitarea curentului in circuit.

Aplicand teoremele lui Kirchhoff circuitului din fig.1, se obtine urmatorul sistem de ecuatii:

Prin rezolvarea acestui sistem de ecuatii se obtine curentul I_G prin galvanometru in functie de tensiunea E (constanta) si de rezistentele R_X, R_1, R_2,R_3, R_G .

sau, notand numitorul fractiei cu N, se obtine:

Sensibilitatea puntii simple este definita de expresia:

unde este derivata numitorului .

Daca: R_x R₃ = R₁ R₂ ,rezulta:

I_G = 0 si ,adica sensibilitatea puntii depinde de valoarea tensiunii continue E de alimentare a puntii.

In general, puntea se echilibreaza prin variatia rezistentelor R₁, R₂ si R₃ , sau prin variatia unei singure rezistente, astfel incat curentul I_G devine egal cu zero, adica:

I_G = 0 cand: R_x R₃ = R₁ R₂

Rezistentele cunoscute R₂ si R₃ constituie rezistentele de raport, iar rezistenta R₁ - rezistenta de comparatie.

Rezistentele de raport sunt rezistente variabile, care permit fixarea unui raport egal cu o putere intreaga a lui 10, cuprins intre 10^-3 si 10³. Rezistenta de comparatie R₁ este in general o rezistenta variabila in decade cu valori intre (0,1 - 10⁵)Ω.

Din cauza variatiei in trepte a rezistentei de comparatie, de multe ori nu se poate realiza echilibru puntii, galvanometrul avand deviatii α₁ si α₂ in sensuri diferite (fata de pozitia de zero a galvanometrului) pentru doua valori si (>) foarte aproape de valorile rezistentei de comparatie.

In acest caz, rezistenta de echilibru se afla prin metoda interpolarii, calculandu-se cu relatia:

Domeniul de masurare al puntii Wheatstone este determinat de valorile limita ale rezistentelor de raport si de comparatie.

In practica domeniul este limitat intre 1Ω si 10⁶Ω.

In afara acestor limite, erorile de masurare cresc foarte mult in cazul rezistentelor de masurat sub 1Ω, datorita influentei rezistentei conductoarelor de legatura si a rezistentelor de contact a bornelor de conectare la punte a rezistentei de masurat iar in cazul rezistentelor de masurat peste 10⁶Ω datorita reducerii sensibilitatii puntii din cauza micsorarii curentilor in laturile patrulaterului.

2. Schema de montaj si aparate folosite

R_x - rezistenta necunoscuta (bobina cu doua infasurari; rezistenta unui voltmetru);

R₁ - rezistenta in decade: (0,1 x 10 + 1 x 10 + 10 x 10 + 10 x 100) W

R₂ si R₃ - rezistente in decade;

R - reostat de 840Ω si 0,5A;

E - sursa de tensiune continua 4V;

G - galvanometru magnetoelectric cu constata de 10^-7A/diviziune;

K₁ - intrerupator cu o pozitie;

K₂ - intrerupator cu o pozitie pentru introducerea in circuit a galvanometrului cat si pentru protejarea acestuia.

Chestiuni de studiat si modul de lucru

a). Se va studia puntea simpla neechilibrata si echilibrata;

b). Se realizeaza schema de montaj si cu diferite rapoarte , se executa masurarea diferitelor rezistente.

Datele se trec in tabelul de date: