Мостовые измерения

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МОСТЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Одинарные мосты могут работать также и на переменном токе. В этом случае сопротивления плеч являются комплексными. Такие мосты широко применяются для измерения индуктивностей и емкостей.

Индикатором баланса моста может служить электронный вольтметр или электронный индикатор нуля на базе электронно-лучевой трубки.

Условие равновесия одинарного моста переменного тока имеет вид

, при Iи=0.

Если комплексное сопротивление представить в показательной форме: , то можно заметить, что баланс моста возможен при двух условиях:

1 — при балансе амплитуд: ;

2 — при балансе фаз: φ1+φ4=φ2+φ3.

Только одновременное выполнение двух условий обеспечивает равенство нулю напряжения на измерительной диагонали, в которую включен индикатор. Чтобы обеспечить выполнение двух условий одновременно, необходимо иметь не менее двух регулирующих элементов.

В измерительных мостах переменного тока такими элементами чаще всего являются образцовые резисторы и образцовые переменные конденсаторы.

Сопротивления плеч в мостах переменного тока зависят от частоты, т.е. равновесие возможно только при некоторой достаточно постоянной частоте питающего напряжения. Наиболее употребимые частоты напряжения питания мостов переменного тока 100 и 1000 Гц. При более высоких частотах на баланс моста сильно влияют различные паразитные электрические связи через емкости монтажа.

Следует заметить, что мосты для измерения сопротивлений, индуктивностей, емкостей часто совмещают в одном приборе. Такие приборы называют универсальными измерительными мостами. Они позволяют измерять индуктивности от долей микроГенри до тысяч Генри, емкости – от единиц пикоФарад до тысяч микроФарад. Кроме этого можно измерить добротность индуктивных катушек (Q = ωL/rк) и диэлектрические потери в конденсаторах (tg δ). Относительная погрешность измерения может не превышать сотых долей процента.

АВТОМАТИЧЕСКИЕ МОСТЫ

Автоматизация производственных операций потребовала создания автоматических устройств широкого применения для измерения сопротивлений, емкостей, индуктивностей и, связанных с ними, неэлектрических физических величин, например, температуры, давления, расхода вещества и т.д.

Для целей преобразования параметров L, R, C в напряжение или ток удобно применять мостовые электрические схемы. Т.о. изменение различных неэлектрических величин с помощью моста преобразуется в приращение напряжения на измерительных диагоналях мостовой схемы.

Рассмотрим принцип автоматического уравновешивания мостовой схемы на примере широко применяемых мостов типа КСМ4, в качестве резистивных преобразователей, у которых применяются стандартные медные или платиновые датчики температуры (рис. 3.20).

Мостовые измерения
Схема представляет собой обыч-ный одинарный мост переменного тока (см. п.2), уравновешивание которого достигается перемещением ползунка реохорда при помощи реверсивного двигателя РД, ротор которого вращается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие моста, т.е. напряжение на выходе усилителя У не уменьшится до порога чувствительности двигателя.

Одновременно с перемещением ползунка, происходит движение указателя и пера регистрирующего устройства. Питание моста обычно производится переменным током, поскольку электронный усилитель У переменного тока не обладает дрейфом нуля в отличии от усилителя постоянного тока.

Шкала такого автоматического моста градуируется в единицах температуры и справедлива для стандартного резистивного датчика температуры, изготовленного из меди или платины.

Приведенная погрешность таких мостов равна 0.2 – 0.5 %, быстродействие 1-2 с.

Управление двигателем при помощи биполярного транзистора

Использование биполярного транзистора в качестве надежного переключателя — один из способов управления двигателем. Выбор пассивного элемента электрической цепи, или R, предполагает протекание тока, не превышающего показатели максимальных токовых величин в микроконтроллере.

Полупроводниковый триод должен иметь соответствующий коллекторный ток и оптимальные максимальные значения, а также выделяемую мощность:

P = Uкэ × Iк .

Одной из проблем, возникающих в процессе использования биполярных полупроводниковых триодов, является избыточный базовый ток.

Мостовые измерения

Как правило, токовое соотношение на выходном сигнале и входном транзисторе составляет 100 hfe. Функционирование элемента в условиях насыщения вызывает сильное снижение коэффициента.

Где используют измерительный мост Уитстона?

Измерительные элементы применяют в работе с кабельными линиями из металла. Они позволяют нейтрализовать постороннее влияние для более эффективной локализации дефектов. Гарантированы высокоточные результаты в рамках диапазона измеряемых величин.

С помощью мостовой схемы Уитстона можно вычислить сопротивление изменяющегося элемента. Схемы используют в конструкциях электронных весов, электронных термометров и терморезисторов.

Среди промышленных образцов широко известны приборы с ручной калибровкой равновесия:

  • ММВ – измеряет сопротивление проводника постоянного напряжения;
  • Р333 – схема одинарного моста, с помощью которой выявляется поврежденный участок кабеля.

Мостовые измерения

Разновидности

  1. Небольшие сопротивления измеряются посредством прибора Кери Фотера. Можно узнать разницу между противодействиями больших значений.
  2. Еще один тип – делитель Кельвина-Варлея. Применяется в приборах лабораторного оборудования. Максимальная измеряющая способность, зафиксированная этим делителем напряжения, достигает 1,0*10-7.
  3. Мост Кельвина, который в некоторых странах называют именем Томсона, предназначен для замера неизвестных сопротивлений небольших величин (меньше 1 Ом). По принципу работы похож на одинарный мост Уинстона. Разница лишь в наличии дополнительного сопротивления, снижающего погрешности в измерении, которые появляются в результате падения напряжения в одном из плеч.
  4. Еще один тип – мост Максвелла. Измеряет низкодобротную индуктивность неизвестной величины.

Самые простые схемы управления вращением двигателя постоянного тока

Мостовые измерения

Мостовая схема на биполярных транзисторах

Применены однотипные транзисторы с обратной проводимостью NPN— проводят от коллектора к эмиттеру, открываются плюсом. Сопротивление перехода обратных NPN транзисторов немного меньше, чем упрямых PNP, потому используют их, чтобы несколько увеличить КПД устройства.

Мостовая схема на полевых транзисторах

Применены полевые транзисторы с разной проводимостью канала. Регулировку можно сделать, заменив постоянные резисторы R3, R4 на переменные, подстроечные.

Мостовая схема на транзисторах,управляемая от микроконтроллера

Применены транзисторы разной проводимости. Диоды нужны для защиты PIC контроллера управления от зависания или сброса. Гасят всплески напряжения при коммутации обмоток электродвигателя. Микроконтроллер L293D.

Заводской сборки мостовая схема на транзисторах, управляемая от микроконтроллера

Источник

Как работает диодный мост

Ответ изображён на следующем рисунке.
При измерении, R1 и R2 выбираются такими, чтобы чувствительность моста была максимальной. Во многих промышленных мостах к зажимам внутреннего источника присоединены клеммы с надписью БАТ для подключения внешнего источника питания.Мостовые измерения
Они соединены в общую схему и размещаются в общем корпусе. Обычно, такое изображение либо служить для того, чтобы упростить вид принципиальной схемы, либо для того, чтобы показать, что в данном случае применена диодная выпрямительная сборка.
Пару слов о том, как работает диодный мост. При уменьшении сопротивления Rx равновесие моста нарушается, потенциал точки В понизится и в измерительной диагонали от точки А к точке В потечет уравнительный ток Iур. Принцип действия четырехплечего одинарного моста. К узловым точкам С и D подключен источник питания с напряжением U.Мостовые измерения
Мост для измерения индуктивности методом сравнения с мерой. Неуравновешенная схема мостика Уитстона Интегратор и дифференциатор две важные вычислительные схемы, которые используются на операционном усилителе Компаратор схема операционного усилителя, которая производит сравнение сигналов напряжения P-N переход точка в полупроводниковом приборе, где катод анод соприкасаются Инвертирующий операционный усилитель повторитель напряжения, который может получить почти любой коэффициент усиления Неинвертирующий операционный усилитель может быть модифицирован таким образом, чтобы получить почти любой коэффициент усиления. Схема моста Уитстона часто используется в системах измерения температуры.

Обычно на одну из диагоналей, в данном случае ас питающая диагональ , подается напряжение U от источника электрической энергии; в другую диагональ bd измерительная диагональ включают электроизмерительный прибор или какой-либо аппарат. Естественно, любую мостовую сборку можно заменить 4-мя отдельными диодами, которые соответствуют нужным параметрам. Например, вот так. При этом разность потенциалов на мостовой схеме может достигать 8 В, что требует от LT тока 24 мА, хотя эта ИС способна обеспечивать ток нагрузки до мА. Принцип действия четырехплечего одинарного моста.

Для измерения сопротивлений с помощью моста Уитстона на место резисторов Ra или Rb устанавливается неизвестное сопротивление, в то время как остальные три резистора являются прецизионными и их номинал известен. Наконец, ток возвращается к положительной клемме батарейки. В зависимости от вида мостовых схем количество входящих в ее состав ветвей плеч мосты можно разделить на: четырехплечие, многоплечие, Т-образные и т. Схема управления электроприводом крана прямым способом.
Топ 5 самых популярных схем выпрямителей , умножителей, преобразователей напряжения

https://youtube.com/watch?v=JmuTG5yknJU

Схема мостового измерителя

Принципиальная схема реального мостового измерителя емкости и индуктивности, который вам предлагается сегодня сделать, показана на рисунке 4. Вы, наверное уже догадались, что этот прибор будет работать от низкочастотного генератора и лабораторного источника сигнала, которые мы с вами уже сделали ранее.

При помощи моста можно измерять емкости от десятков пФ до единиц мкФ и индуктивности от десятков мкГн до единиц мГн.

В качестве индикатора баланса используются обычные головные телефоны, например, от аудиоплейера, которые подключаются в гнездо Х5

Обратите внимание -общий вывод гнезда никуда не припаян, а к схеме подключены выводы стереоканалов наушников. Это позволяет увеличить сопротивление телефонов потому, что обе звуковые катушки так будут включены последовательно

На разъем Х2 подаются прямоугольные импульсы с выхода нашего генератора, при этом S4 генератора должен быть в противоположном, показанному на схеме положении (см. «РК-12-2004, стр.36-38).

Мостовые измерения

Рис. 4. Принципиальная схема мостового измерителя емкости и индуктивности.

Транзисторный ключ на VT1 (рис.4) защищает выход микросхемы генератора от перегрузки, которая может возникнуть в процессе работы с мостом. Переключателями S1-S5 выбирают пределы измерения и то, что нужно измерять (индуктивность или емкость). При измерении индуктивности измеряемые катушки нужно подключать к клеммам Х3, а измеряя емкость — измеряемые конденсаторы подключать к Х4.

Если вернуться к схемам, приведенным на рисунках ЗА и ЗБ, то, конденсаторы С1, С2 и С3 (рис. 4) это конденсатор С1 (рис.З А), а измеряемый конденсатор — это С2 (рис.ЗА). Индуктивности L1 и L2 показанные на схеме на рисунке 4, — это индуктивность L2 в схеме на рисунке ЗБ, а измеряемая индуктивность — это L1 на рисунке З Б.

Органом измерения и, одновременно, индикатором результата измерения служит переменный резистор R1. Его рукоятка имеет стрелку, а вокруг нее нанесена на корпусе прибора шкапа (таким же способом как шкала настройки генератора НЧ).

На разъем Х1 подается напряжение от лабораторного источника питания. При измерении емкостей величина этого напряжения должна быть установлена 10-12V, а при измерении индуктивностей — 4-5V. Индуктивность и емкость можно отсчитывать по одной и той же шкале

Это важно, поскольку для градуировки измерителя емкости можно приобрети достаточное количество конденсаторов разных емкостей, а с приобретением такого же количества разных катушек могут возникнуть проблемы. Поэтому, градуировав прибор на измерение емкости можно им пользоваться и для измерения индуктивности

На генераторе установите частоту около 1000 Гц. С такой частотой в дальнейшем и будет работать мост. Конденсаторы С1, С2 и С3 нужно выбрать с наименьшей погрешностью емкости. Если есть такая возможность лучше их емкости предварительно проверить при помощи какого-то точного прибора, измеряющего емкости. В качестве L2 и L1 лучше использовать готовые дроссели (на 100 мкГн и на 1 мГн).

Прибор можно собрать в любом подходящем по размерам корпусе, например, в пластмассовой мыльнице. В качестве переключателей S1-S4 можно использовать такие же как в генераторе НЧ, но не три, а пять модулей или простые тумблеры. Можно всех их заменить одним поворотным переключателем на пять положений.

Работая с прибором нужно помнить, что только один из S1-S5 может быть замкнутым, при этом все остальные разомкнуты.Шкала одна и та же для всех пределов и видов измерения. Поэтому, её можно отградуировать на одном пределе, например, «х0,01 мкФ». В этом случае, подготовьте эталонные конденсаторы, например, на 1000 пф, 1500 пф, 3000 пФ, 5000 пф, 7500 пФ, 0,01 мкФ, 0,015 мкФ, 0,02 мкФ, 0,05 мкФ, 0,1 мкФ.

Проводя контрольные измерения этих эталонных конденсаторов, при замкнутом S2, делайте на шкале метки : 1000 пФ -«0,1″, 1500пФ — ”0,15″, 3000 пФ — ”0,3», 5000 пФ — «0,5», 7500 пФ — «0,75», 0,01 мкФ — «1», 0,015 мкФ — «1,5», 0,02 мкФ — «2», 0,05 мкФ -«5», 0,1 мкФ — «10».

Метку нужно делать в том месте шкалы, при повороте рукоятки переменного резистора в которое, при подключенном эталонном конденсаторе, звук в наушниках пропадает.

Рк2005, 1.

Классификация

В промышленности широко применяются уравновешенные и неуравновешенные измерительные мосты.

Работа уравновешенных

мостов (наиболее точных) основана на «нулевом методе».

С помощью неуравновешенных

мостов (менее точных) измеряемую величину определяют по показаниям измерительного прибора.

Измерительные мосты подразделяются на неавтоматические и автоматические.

В неавтоматических

мостах балансирование производится вручную (оператором).

В автоматических

балансировка моста происходит с помощью сервопривода по величине и знаку напряжения между точками D и B (см. рисунок).

Эксплуатация полного H-моста

Добавив идентичную схему для второй ветви H-моста, мы получим полный мост, к которому уже можно подключить двигатель.

Обратите внимание, что вход разрешения (ENA) подключен к обеим ветвям моста, в то время как другие два входа (In1 и In2) независимы. Для наглядности схемы мы не указали защитные сопротивления на базах транзисторов

Когда на ENA 0В, то на всех выходах логических элементов также 0В, и поэтому транзисторы закрыты, и двигатель не вращается. Если на вход ENA подать положительный сигнал, а на входах IN1 и IN2 будет 0В, то элементы «B» и «D» будут активированы. В этом состоянии оба входа двигателя будут заземлены, и двигатель также не будет вращаться.

Если мы подадим на IN1 положительный сигнал, при этом на IN2 будет 0В, то логический элемент «А» активируется вместе с элементом «D», а «B» и «C» будут отключены. В результате этого двигатель получит плюс питания от транзистора, подключенного к элементу «А» и минус от транзистора, подключенного к элементу «D». Двигатель начнет вращается в одном направлении.

Если же мы сигналы на входах IN1 и IN2 инвертируем (перевернем), то в этом случае логические элементы «C» и «B» активируются, а «A» и «D» будут отключены. Результат этого — двигатель получит плюс питания от транзистора, подключенного к «C» и минус от транзистора, подключенного к «B». Двигатель начнет вращаться в противоположном направлении.

Если на входах IN1 и IN2 будет положительный сигнал, то активными элементами с соответствующими транзисторами будут «A» и «C», при этом оба вывода мотора будут подключены к плюсу питания.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ

Измерение активного сопротивления.

Мостовые измерения
Одним из распространенных методов измерения сопротивления является метод, в котором используется мостовая схема.

Мостовая схема (рис. 1) состоит из реохорда (R

), образцового сопротивления () известной вели-чины и измеряемого сопротивления ( RХ ).

Реохорд — это проволочное сопротивление, у которого имеется средний передвижной контакт 3. Реохорд обычно выполняется из высокоомной проволоки, намотанной на каркас, или просто представляет собой отрезок натянутой проволоки из материала с высоким удельным сопротивлением. Предполагается, что общее сопротивление реохорда (между контактами 1 и 2) известно, а также известны сопротивления между контактом 3 и контактами 1 (R

1) и 2 (R 2) при любом положении контакта 3.

Измерение активного сопротивления обычно производится с использованием постоянного напряжения U

следующим образом. Подвижный контакт 3 устанавливают так, чтобы напряжение между точками 3 и С стало равным нулю. В этом случае справедливы следующие отношения между величинами падения напряжения на сопротивленияхR 1 ,R 2,R 0 иRX : , (1) . (2) Поделим правые и левые части уравнений (1) и (2) друг на друга:

. (3)

В силу закона Ома справедливы следующие соотношения:

, , , ,

где I

1,I 2 — электрические токи в левой и правой частях моста (см. рис. 1).

Подставив эти выражения в соотношение (3), получим

. (4)

Соотношение (4) используется для определения неизвестного сопротивления RX

. Точность измеренияRX определяется точностью, с которой известны значенияR 0,R 1,R 2.

Соотношение (4) остается справедливым и в том случае, когда к точкам А и В моста (см. рис. 1) приложено переменное напряжение. При этом предполагается, что величины емкостей и индуктивностей элементов схемы, показанной на рис. 1, пренебрежимо малы.

Измерение емкости конденсатора.

Покажем теперь, что мостовая схема, к которой подводится переменное напряжение (U

), может быть использована для измерения электрической емкости. Для измерения неизвестной емкости СX

сопротивление в схеме нужно заменить на (образцовую емкость), a RX – наСX .

Синусоидальное напряжение на конденсаторе С

: , где

,f — частота переменного напряжения. Заряд, емкость и напряжение на конденсаторе связаны следующим соотношениемq=CU . .

Рассмотрим мостовую схему, показанную на рис. 2.

Мостовые измерения

Если напря-жение между точ-ками 3 и С равно нулю, то для напряжений на со-противлениях R

1,R 2 и емкостяхС 0 иСX справедливы соотношения: . Следовательно,

. (5)

Для чего нужен диодный мост в генераторе автотехники

Диодный мост в генераторе

Это схемотехническое решение используется в электрических схемах автомобилей и мотоциклов. Диодный мост, устанавливаемый на генераторе переменного тока, нужен для преобразования вырабатываемого им переменного напряжения в постоянное. Постоянный ток служит для подзарядки АКБ и питания всех электропотребителей, имеющихся в современном транспорте. Требуемая мощность полупроводников в мостовой схеме определяется номинальным током, вырабатываемым генератором. В зависимости от этого показателя, полупроводниковые приборы разделяют на следующие группы по мощности:

  • маломощные – до 300 мА;
  • средней мощности – от 300 мА до 10 А;
  • высокомощные – выше 10 А.

Для автотехники обычно применяют мосты из кремниевых диодов, способных отвечать эксплуатационным требованиям в широком температурном диапазоне – от -60°C до +150°C.

Мостовой тип устройства

Трехфазная мостовая схема выпрямления использует шесть диодов (или тиристоров, если требуется управление). Выходное напряжение характеризуется тремя значениями: минимальным U, средним U и пиковым напряжением. Полноволновой трехфазный выпрямитель похож на мост Гейца.

Обычный трехфазный выпрямитель не использует нейтраль. Для сети 230 В / 400 В между двумя входами выпрямителя. Действительно, между 2 входами всегда есть составное напряжение U (= 400 В). Неконтролируемое устройство означает, что нельзя отрегулировать среднее выходное U для этого входного U. Неконтролируемое выпрямление использует диоды.

Управляемый выпрямитель позволяет регулировать среднее выходное напряжение, воздействуя на задержки срабатывания тиристора (используется вместо диодов). Эта команда требует сложной электронной схемы. Диод ведёт себя как тиристор, загружаемый без задержки.

Выходное U трехфазного выходного напряжения. Всего 7 кривых: 6 синусоид и красная кривая, соединяющая верхнюю часть синусоид («синусоидальные шапки»). 6 синусоидов представляют собой 3 напряжения, составляющие U между фазами и 3 одинаковыми напряжениями, но с противоположным знаком:

U31 = -U13U23 = -U32U21 = -U12.

Красная кривая представляет U на выходе выпрямителя, то есть на клеммах резистивной нагрузки. Это U не относится к нейтрали. Она плавает. Это U колеблется между 1,5 В max и 1,732 Вmax (корень из 3). Umax — пиковое значение одного напряжения и составляет 230×1,414 = 325 В. Популярные модели мостовых выпрямителей представлены в таблице ниже:

Мостовые измерения
Таблица характеристик популярных моделей мостовых выпрямителей.

Схема работы устройства

Мостовой выпрямитель состоит из четырёх диодов, соединённых в форме «моста», причём вторичная обмотка трансформатора соединяется через противоположные углы «моста», а сопротивление нагрузки соединяется через другие два угла. Выходное напряжение мостового выпрямителя в два раза больше, чем у двухполупериодного выпрямителя, поскольку через «мост» протекает воздействие всего напряжения вторичной обмотки.

В течение первой половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D1, через сопротивление нагрузки RL, через диод D3, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Мостовые измерения

В течение второй половины цикла переменного тока, ток протекает от отрицательной стороны вторичной обмотки через диод D4, через сопротивление нагрузки RL, через диод D2, к положительной стороне вторичной обмотки. Этот ток через RL представляет собой положительную полуволну.

Свойства трехфазного напряжения

Кривая, действующая только на резистивной нагрузке, неконтролируемое выпрямление (с диодами), не возвращается на ноль, в отличие от моночастотного устройства (мост Грейца). Таким образом, пульсация значительно ниже и размеры индуктора и / или сглаживающего конденсатора менее ограничительны, чем для моста Гейца.

Для получения ненулевого выходного U требуется по меньшей мере две фазы. Минимальное, максимальное и среднее значение напряжения. Численно, для сети 230 В / 400 В выпрямленное напряжение колеблется между минимальным напряжением: 1,5 В мин = 1,5 х (1,414×230) = 488 В, и максимальным: 1,732 Вмакс = 1,732 х (1,414×230) = 563 В.

Выходное напряжение трехфазного выходного выпрямителя (зум). 3-фазный полноволновый выпрямитель MDS 130A 400V. 5 терминалов: 3 фазы, + и -. Этот выпрямитель содержит 6 диодов.

Таким образом, можно суммировать следующие моменты:

  • 6 диодов, 2 диода на фазу — слабая пульсация по сравнению с одноволновым выпрямителем (мост Гейца);
  • среднее значение выпрямленного напряжения: 538 В для сети 230 В / 400 В;
  • нейтраль не используется трехфазным выпрямителем.

Технические характеристики

При выборе конкретного диодного моста для замены в выпрямительном блоке или для любой другой схемы важно хорошо ориентироваться в основных технических параметрах. Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

Среди таких характеристик наиболее значимыми для диодного моста являются:

  • Амплитудное максимальное напряжение обратной полярности – это пороговое значение более которого уже произойдет необратимый процесс и полупроводник выйдет со строя. Обозначается как UАобр в отечественных моделях или V­rpm для зарубежных.
  • Среднее обратное напряжение – представляет собой номинальное значение электрической величины, которое может прикладываться в процессе эксплуатации. Имеет обозначение Uобр в отечественных образцах или V­r(rms) для зарубежных диодных мостов.
  • Средний выпрямленный ток – обозначает действующую величину электрического тока на выходе диодного моста. На устройствах указывается как Iпр или Io для моделей отечественного или зарубежного производства соответственно.
  • Амплитудный выпрямленный ток – это максимальный ток на выходе выпрямителя, определяемый пиком полуволны на кривой, обозначается как Ifsm для пульсирующего тока на положительном и отрицательном выводе.
  • Падение напряжения в прямой полярности – определяет потерю напряжения от собственного сопротивления диодного моста. На устройстве обозначается как V­fm.

Если вы хотите выбрать модель на замену, допустим в сети 220 В, то главный параметр для диодного моста обратный ток и напряжение. Рабочие характеристики должны значительно превышать номинал сети, к примеру, при напряжении 220 В – диодный мост должен выдерживать около 400 В. По току подойдет и меньший запас, но его также следует предусмотреть.

H-мост на механических переключателях

Мостовые измерения

Направление вращения вала у двигателя постоянного тока зависит от полярности питания. Чтобы изменить эту полярность, без переподключения источника питания, мы можем использовать 4 переключателя, как показано на следующем рисунке.

Мостовые измерения

Этот тип соединения известен как «H Bridge» (H мост) — по форме схемы, которая похожа на букву «H». Эта схема подключения двигателя имеет очень интересные свойства, которые мы опишем в этой статье.

Если мы замкнем верхний левый и нижний правый переключатели, то двигатель будет подключен справа на минус, а слева на плюс. В результате этого он будет вращаться в одном направлении (путь прохождения тока указан красными линиями и стрелками).

Мостовые измерения

Если же мы замкнем верхний правый и нижний левый переключатели, то двигатель будет подключен справа на плюс, а слева на минус. В таком случае двигатель будет вращаться в противоположном направлении.

Мостовые измерения

Эта схема управления имеет один существенный недостаток: если оба переключателя слева или оба переключателя справа замкнуть одновременно, то произойдет короткое замыкание источника питания, поэтому необходимо избегать такой ситуации.

Мостовые измерения

Интересным состоянием следующей схемы является то, что используя только два верхних или нижних переключателя, мы отключаем двигатель от питания, в результате чего двигатель останавливается.

Мостовые измерения

Конечно, H-мост, выполненный исключительно только на переключателях, не очень универсален. Мы привели этот пример только для того, чтобы простым и наглядным образом объяснить принцип работы H-моста.

Но если мы заменим механические переключатели электронными ключами, то конструкция будет более интересна, поскольку в этом случае электронные ключи могут быть активированы логическими схемами, например, микроконтроллером.

Проверка элементов

Нередко в самодельных устройствах приходится использовать детали, уже бывшие в употреблении. Перед установкой все такие комплектующие должны быть проверены. Поскольку выпрямительная сборка представляет собой четыре диода, подключенных встречно-последовательно, а до выводов всех диодов можно добраться щупом, вопрос от том, как прозвонить диодный мост, решается элементарно.

Для этого достаточно измерить обычным омметром сопротивление каждого диода, ориентируясь на схему выпрямителя и цоколевку моста. В одной полярности щупов прибор должен показывать высокое сопротивление, в другой — низкое. Когда соответствующий диод пробит, в обоих положениях щупов сопротивление будет низким, если сгорел — высоким.

Принцип работы моста Уитстона

Мостовая схема Ч. Уинстона состоит из 2-х плеч. В каждом 2 резистора. Соединяет 2 параллельные ветви еще одна. Ее название – мостик. Ток проходит от клеммы с минусом к верхнему пику мостовой схемы.

Мостовые измерения

Разделившись по 2 параллельным ветвям, ток идёт к положительной клемме. Величина сопротивления в каждой ветви непосредственно влияет на количество тока. Равное сопротивление на обеих ветвях говорит о том, что в них течет аналогичное количество тока. В таких условиях мостовой элемент уравновешен.

Если в ветвях неравное сопротивление, ток в электросхеме начинает движение от ветви с высоким уровнем сопротивления к ветви с наименьшим. Так продолжается, пока 2 верхних элемента цепей остаются равны по своей величине. Аналогичное положение резисторы имеют в схемах, которые используют в системах контроля и измерения.

Что такое диодный мост и из каких элементов он состоит

Диодный мост в схемах, применяемых в сетях с однофазным напряжением, состоит из четырех диодов, представляющих собой полупроводниковый элемент с одним p-n переходом. Ток в таком полупроводнике проходит только в одном направлении при подключении анода к плюсу источника, а катода – к минусу. Если подключение будет обратным, ток закрывается. Диодный мост для трехфазного электрического тока отличается наличием шести диодов, а не четырех. Существенные различия в принципе работы между мостовыми схемами для однофазных и трехфазных сетей отсутствуют.

Мостовые измерения

Устройство диода

Диод Шоттки – еще один вид полупроводниковых элементов, используемых в диодных мостах. Его основным отличием является переход металл-полупроводник, называемый «барьером Шоттки». Как и переход p-n, он обеспечивает проводимость в одну сторону. Для изготовления устройств Шоттки применяют арсенид галлия, кремний и металлы: золото, платину, вольфрам, палладий. При приложении небольших напряжений – до 60 В – диод Шоттки отличается малым падением напряжения на переходе (не более 0,4 В) и быстродействием. При бытовом напряжении 220 В он ведет себя как обычный кремниевый выпрямительный полупроводник. Сборки из таких полупроводниковых устройств часто устанавливаются в импульсных блоках питания.

Электрический уравновешенный мост.

Электрическим мостом принято называть 4 сопротивления, активных или реактивных, соединенных друг за другом по кольцу. Каждое из сопротивлений называется плечом моста. Плечи, имеющие общую точку, — смежные плечи моста, а плечи, не имеющие общих точек, — противоположные. dc –

питающая диагональ моста, к ней подключается источник питания.bd – измерительная диагональ моста, в нее включается измерительный прибор. В уравновешенных мостах этим прибором служит 0-индикатор, например, магнитоэлектрическая система.

Мосты широко применяются для измерения сопротивлений R различных чувствительных элементов, например, фоторезисторов, тензорезисторов, терморезисторов.

Измерение с помощью уравновешенного моста осуществляется следующим образом: наблюдают за положением стрелки 0-индикатора и перемещают движок переменного резистора R до тех пор, пока стрелка не установится на нулевой отметке. Такое состояние моста – равновесие. В этом случае потенциалы точек b

иd одинаковы, а через измерительную диагональ ток равен 0.

Значение R определяют по положению движка переменного резистора на шкале Шк.

Наибольшее применение имеют уравновешенные мосты постоянного тока с активными резисторами.

Мостовые измерения

Состояние равновесия моста может быть описано системой уравнений (1), (2) и (3) , которую в соответствии с законом Ома можно преобразовать к виду:

Уравнение (7) является условием равновесия моста.

В положении равновесия произведение сопротивлений противоположных плеч моста равны.

Следовательно, из уравнения (7) получаем уравнение (8), из которого можно видеть, что о значении искомого R можно судить по значению переменного сопротивления R . Оно справедливо в том случае, если сопротивление проводов постоянно.

Из уравнения (7) также следует, что изменение напряжения питания моста не влияет на результат измерения.

Трехпроводная схема подключения измеряемого резистора (сопротивления) к уравновешенному мосту.

Мостовые измерения

Очень часто измеряемый резистор подключается к мосту с помощью длинных проводов, поэтому могут возникать погрешности, связанные с изменением сопротивления проводов от температуры. Поэтому в уравнении (8) такое явление будет отождествляться с изменением сопротивления R .

Для исключения влияния проводов на результат измерения и применяют трехпроводную схему подключения к мосту. Если в предыдущей схеме к резистору подходят 2 провода, то в данной схеме – 3. А именно: 1 полюс источника питания также подключается к резистору R в точке С`. Используя условие равновесия моста для данной схемы, можно записать уравнение (*).

Решая последнее уравнение относительно R , и предварительно изготавливая R и R равными друг другу, можно видеть, что при всех изменениях сопротивления проводов, они не влияют на результат измерений.

Автоматические уравновешенные мосты.

Автоматический уравновешенный мост функционирует так же, как и мост с ручным уравновешением. Отличие: в качестве 0-индикатора здесь используется электронный усилитель. Причем питание уравновешенных мостов с активными сопротивлениями осуществляется от источников с переменным током. Когда из-за изменения сопротивления R возникает разбалансирование электрического моста, этот разбаланс воспринимается ЭУ, усиливается, и управляет работой реверсивный двигатель РД. Ротор двигателя механически соединен с движком резистора R (конструкция этого резистора аналогична конструкции реохорда потенциометра). Перемещение ротора двигателя будет происходить до тех пор. Пока разность потенциалов между точками b

иc не станет равной 0. по положению стрелки, которая соединена с ротором, на шкале судят о значении сопротивления R .

Такие приборы выпускаются показывающими, самопишущими, одно- и многоточечными. Класс точности Λ =0,25-1,5.

Мостовые измерения

Неуравновешенные электрические мосты.

Неуравновешенный мост работает специальным образом: при некотором начальном значении R с помощью переменного резистора R устанавливают равновесие моста, при всех других значениях R , например, при увеличении R , между точками b

иd возникает разность потенциалов, а через прибор, включенный в диагональbd, протекает ток. Причем, чем больше изменение R , тем больше этот ток. Т.е. для получения измерительной информации используется разбалансированность.

Ток и разбаланс, как видно из формулы, зависят от R и U , причем величина М в знаменателе выражения также зависит от R . Однако, эта величина R входит в виде суммы с другими сопротивлениями, поэтому изменение R мало влияет на величину М. Установлено, что при изменении R на 10-15% практически не изменяется линейка зависимости между током и значением R .

Источник

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: