Medidas del puente

Circuito puente: esquema para conectar los elementos de un circuito eléctrico (resistencias, diodos rectificadores, etc.), caracterizado por la presencia de una rama puente entre dos puntos del circuito que no están directamente conectados a la fuente de energía eléctrica. El circuito del puente se basa en el circuito del puente de Wheatstone (Fig. 1).

El principio de funcionamiento del circuito del puente se basa en el hecho de que cuando la relación de impedancias en los brazos del puente es igual a За / Зб = ЗНС/Зд no hay corriente en la diagonal del puente (en el dispositivo indicador ). Al aumentar la sensibilidad del indicador cero, es posible lograr una igualdad muy precisa de las relaciones de impedancia en el circuito del puente. Las mediciones de puentes se basan en este principio.

Arroz. 1. Diagrama de puente (Diagrama de puente de Wheatstone)

Las fuentes de alimentación para circuitos puente pueden ser fuentes de CC o CA. El equilibrio del puente es completamente independiente de las fluctuaciones del voltaje de suministro.

Mediciones de puentes — Métodos para medir los parámetros de circuitos eléctricos de corriente continua (resistencia DC, corriente) y de corriente alterna (resistencia activa, capacitancia, inductancia, inductancia mutua, frecuencia, ángulo de pérdida, factor de calidad, etc.) por medio de cadenas de puente Las mediciones de puente también se usan ampliamente para mediciones eléctricas de cantidades no eléctricas mediante sensores, convertidores intermedios de la cantidad medida en un parámetro funcionalmente relacionado del circuito eléctrico.

Las mediciones de puentes se realizan utilizando puentes de medición (instalaciones de puentes) que pertenecen a la categoría de dispositivos de comparación. En general, se basan en el uso de un determinado circuito eléctrico que consta de varias resistencias conocidas y una desconocida (medida), alimentado por una sola fuente y equipado con un dispositivo indicador.

Al cambiar las resistencias conocidas, este circuito se ajusta hasta que se alcanza cierta distribución de voltajes, indicada por el puntero, en secciones individuales del circuito. Es obvio que una relación dada de voltajes también corresponde a una relación definida de resistencias del circuito, por la cual es posible calcular la resistencia desconocida si se conocen las otras resistencias.

Históricamente, la primera, más simple y más común versión de las mediciones de puentes se realizó mediante un puente balanceado con cuatro brazos, que es un circuito de anillo de 4 resistencias (puentes de "brazo"), en el que se conectan la fuente de alimentación y el puntero. en diagonal a vértices opuestos, en forma de «puentes» (fig. 2).

Arroz. 2.

Si se cumple la condición R1R3 = R2R4 (respectivamente, Z1Z3 = Z2Z4 en corriente alterna), la tensión a la salida del circuito puente (independientemente de la tensión de alimentación) es cero (Ucd = 0), es decir, el puente es " equilibrado «, que se indica con un puntero cero.

El estado estacionario del puente de CC correspondiente a la condición R1R3 = R2R4 se puede lograr ajustando solo un parámetro variable y también permite determinar solo una resistencia desconocida.

Para lograr el estado de equilibrio complejo de corriente alterna Z1Z3 = Z2Z4, que se descompone cuando los valores complejos de las resistencias Z = R + jx se sustituyen en dos condiciones independientes, se deben ajustar al menos dos parámetros variables. En este caso, es posible determinar simultáneamente dos componentes de la resistencia compleja (por ejemplo, L y R o L y Q, C y tgφ, etc.).

Una variedad de puentes de CA de cuatro brazos son puentes resonantes... Además de los de cuatro brazos, se utilizan esquemas de puentes más complejos: puentes dobles en corriente continua (Fig. 3) y brazos múltiples (seis o siete brazos) - en alterna corriente (por ejemplo, Fig. 4) . Las condiciones de equilibrio para estos circuitos, por supuesto, difieren de las dadas anteriormente.

Arroz. 3.

Arroz. 4.

Los puentes se pueden usar tanto en modo balanceado como no balanceado. En este último caso, el resultado de la medida se determina sin ajustar las resistencias, directamente a partir de la corriente o tensión a la salida del circuito puente, que son funciones de la resistencia medida y de la tensión de alimentación (esta última debe ser estable). El dispositivo de salida se calibra directamente en el valor medido.

Las mediciones de puente de CA se pueden usar en dos modos más: casi balanceado y semibalanceado. Este último se caracteriza por el hecho de que el circuito convencional de cuatro brazos (Fig. 2) se ajusta utilizando solo un parámetro variable hasta que se obtiene el voltaje de salida mínimo (equilibrio completo, es decir, Ucd = 0, lo que requiere el ajuste de dos parámetros, en este caso es inalcanzable).

El momento de alcanzar la tensión mínima Ucd ​​se puede determinar directamente a partir de un simple puntero en la salida del circuito o, más precisamente, indirectamente, basándose, por ejemplo, en las relaciones de fase de los vectores de tensión del circuito puente que se producen en el momento. de medio equilibrio.

En el segundo caso, los equipos experimentales e indicadores son similares a los utilizados en el modo cuasi balanceado. Los componentes de la resistencia medida se determinan: uno, a partir del valor del parámetro variable en el momento del semiequilibrio, el otro, a partir de la tensión de salida del puente. La tensión de alimentación debe estar estabilizada.

El equilibrado de los puentes de medida puede ser realizado tanto directamente por una persona (puentes con guiado manual) como con la ayuda de un dispositivo automático (puentes de medida automáticos).

Las mediciones de puente se utilizan tanto para medir valores de resistencia como para determinar las desviaciones de estos valores de un valor nominal dado. Se encuentran entre los métodos de medición más comunes y avanzados. Los puentes fabricados en serie tienen clases de precisión de 0,02 a 5 para corriente continua y de 0,1 a 5 para corriente alterna.