Punti Wheatstone cu destinatie speciala

Punti Wheatstone cu destinatie speciala

a) Punti de inalta precizie

S-a aratat mai inainte ca precizia unei punti Wheatstone clasica nu este mai buna ca 0,2-0,5 %. Insa in aparatura electronica (divizoare rezistive, voltmetre numerice, electrometre), adesea se cer rezistente avand precizia de 0,01-0,1 % (si chiar mai buna), rezistente ce trebuie masurate cu o precizie adecvata.

Principalii factori care limiteaza precizia unei asemenea punti sunt rezistentele de contact (20-30mW) la comutatoarele decadelor rezistentei reglabile R₂ (fig. 8.13, b) precum si insuficienta finete de reglare (rezolutie) a acesteia. Pentru masurarea unei rezistente de ordinul kW cu precizie de 0,01 %, de exemplu, este necesar ca bratul reglabil (R₂) sa aiba o rezolutie de 10 ^-5 (0,001 %) si o eroare de constructie de cel mult 0,005 %, cerinte practic imposibil de indeplinit de o cutie de rezistente in decade, mai ales din cauza rezistentelor de contact; asemenea cutii au cate 5 pana la 6 contacte in serie si cum rezistenta unui contact este in jur de 20-30 mW, rezulta o rezistenta incerta de    100-200 mW ceea ce face ca la o rezistenta de 10W, eroarea de fidelitate sa fie 0,1-0,2 % .

Pentru inlaturarea acestui neajuns, bratul reglabil a fost realizat din doua sectiuni: una cu rezistente fixe comutabile (r) si alta - o cutie reglabila in decade (R), de valoare mult mai mare decat oricare r si de precizie mai redusa. Solutia este inspirata din metoda diferentiala.

O schema de astfel de punte de precizie este aratata in fig. 8.14. Echilibrarea decurge in felul urmator: R (1-10 MW) fiind pe maxim, se aduce puntea aproape de echilibru regland din comutatorul K. Dupa aceea se regleaza R pana la finisarea echilibrului, cand rezulta relatia cunoscuta R_x=(R₄·R₂)/R₃, din care se deduce cunoscand ca R₂=rR /(r+R):

Daca DR₃ /R₃ = DR₄ /R₄ = Dr /r = 0,02 % (rezistente fixe) si DR/R = 0,2 % (cutie de rezistente) si daca r = 1 kW si R = 1 MW (valori obisnuite) se obtine DR_x/R_x = 0,0062 %.

Exemplu de punte Wheatstone de inalta precizie - puntea Tinsley cu performantele: rezolutie 0,0001 W; precizie: 0,001 % intre 100 - 10000 W: 0,005 % intre 10-100 kW; 0,01 % pentru 0,1-10 MW, tensiune de alimentare 5 - 60 V.

b) Punti cu echilibrare automata

Puntile cu echilibrare automata se utilizeaza mai ales ca aparate de tablou in termometria industriala.

Schema de principiu este data in fig. 8.15. La modificarea temperaturii de masurat (T), rezistenta R_x (T) (cupru, platina, etc.) se modifica, puntea se dezechilibreaza, iar tensiunea de dezechilibru (U_bd) este amplificata (AD) si apoi aplicata unui servomotor (SM) care actioneaza cursorul (C) pana cand puntea se echilibreaza din nou. Cursorul se deplaseaza in fata unei scari (S), gradata direct in C. In plus, cursorul poate purta si penita unui inregistrator ce permite trasarea curbei temperatura functie de timp, operatie deosebit de importanta in urmarirea anumitor procese tehnologice (tratamente termice, etc.).

c) Punti neechilibrate

Acestea functioneaza dupa ecuatia (8.12), in care R._x depinde de marimea fizica de masurat si sunt mult utilizate la masurarea marimilor neelectrice (temperaturi, forte, cupluri, etc.) pe cale electrica. De asemenea, circuitul punte neechilibrata poate fi intalnit la intrarea unor amplificatoare (diferentiale) si detectoare sincrone (detectoare sensibile la faza).

Principalul avantaj al puntilor neechilibrate consta in aceea ca dau la iesire un semnal diferential, deci cu mare sensibilitate si cu mare imunitate la perturbatii.

d) Punti pentru localizarea defectelor in cabluri

Astfel de punti servesc la determinarea distantei pana la locul defectului, printr-o masurare de rezistenta in c.c., la linii si cabluri telefonice. Din multimea acestor punti aici vom prezenta numai puntea Murray ca fiind mai simpla si mai reprezentativa.

Puntea Murray. Defectele (de izolatie) in liniile si cablurile telefonice pot fi de doua tipuri principale: atingerea unui fir la pamant (sau masa) si scurtcircuit intre doua fire. In fig. 8.16, a, se arata schema puntii Murray in cazul unui defect la pamant (punctul D), unde R_d reprezinta rezistenta defectului (de scurgere la pamant), Rp rezistenta prizei de pamant, la care se leaga un pol al sursei de alimentare, iar B - o bucla din sarma cu sectiune mare, ce serveste la realizarea legaturii electrice dintre firul defect si unul fara defect - fir sanatos. La echilibru, neglijand rezistenta buclei B, exista relatia (r    [Ω/m]):

din care se deduce distanta pana la defect,

(8.18)

relatie ce ramane valabila si in cazul de scurtcircuit intre doua fire (fig. 8.16, b)