Il moderno sistema di comunicazione utilizza ponti CA con circuiti elettrici ed elettronici complessi e molti altri. I diversi tipi di ponti CA utilizzati in circuiti elettronici sono il ponte di Maxwell, il ponte Wein di Maxwell, Ponte Anderson , Il ponte di Hay, il ponte Owen, il ponte De Sauty, il ponte Schering e il ponte della serie Wien. Sebbene esistano diversi tipi di ponti CA per misurare i fattori di qualità della bobina, sono limitati a un intervallo ridotto. Per esempio, Il ponte di Maxwell si limita a misurare il fattore di qualità maggiore di 10. Il ponte di Hay è adatto per l'intervallo del fattore di qualità da 1 a 10. Il ponte Anderson viene utilizzato per misurare i valori di induttanza da pochi micro Henry. Quindi abbiamo bisogno di un circuito a ponte, che dovrebbe essere adatto a misurare un'ampia gamma di induttori. Quel circuito a ponte si chiama ponte di Owens.
Definizione Owens Bridge
Definizione: Il circuito a ponte di Owens è definito come il ponte CA utilizzato per misurare un'ampia gamma di induttanze sconosciute in termini di resistenza e capacità. Di solito funziona in base al principio del confronto. Ciò significa l'ignoto misurato induttanza il valore viene confrontato con il condensatore standard o noto. Questo tipo di circuito a ponte utilizza un condensatore standard e un resistenza variabile per l'eccitazione.
Circuito di Owens Bridge
Il circuito del ponte di Owens contiene quattro bracci collegati a forma di quadrato oa rombo. Un segnale di tensione CA e un rilevatore di zero sono collegati alle giunzioni dei bracci. Di seguito è mostrato lo schema del circuito del ponte Owens.
owens-bridge-circuit
- Dal circuito sopra, possiamo osservare che ab, bc, cd e da sono i quattro bracci collegati come un ponte.
- Il braccio 'ab' contiene autoinduttanza 'L1' sconosciuta con resistenza 'R1'
- Il braccio 'bc' contiene una resistenza pura 'R3'
- L'altro braccio 'cd' contiene un condensatore standard fisso 'C4'
- Gli ultimi bracci 'da' contengono un resistore non induttivo variabile 'R2' in serie con un condensatore standard variabile 'C2'.
- È collegato un rilevatore nullo per conoscere la condizione di equilibrio del circuito a ponte .
Il ponte di Owen modificato contiene un voltmetro in parallelo con una resistenza collegata a uno dei bracci. Un amperometro è anche collegato in serie al circuito a ponte da misurare Corrente continua mentre la corrente alternata può essere misurata utilizzando un voltmetro. Di seguito è mostrato il circuito modificato del ponte Owens.
ponte-owens-modificato
Teoria di Owens Bridge
La teoria del ponte di Owens non è altro che l'induttanza sconosciuta 'L1' viene confrontata con il noto condensatore 'C4' collegato al braccio 'cd' del circuito a ponte. Nella condizione di equilibrio, il resistore non induttivo 'R2' e il condensatore standard variabile 'C2' possono essere variati indipendentemente. Quindi, nessuna corrente fluisce attraverso il circuito a ponte e nessun potenziale sarà registrato dal rilevatore nullo.
Dal circuito del ponte di Owens possiamo osservare che,
Autoinduttanza sconosciuta 'L1'
Resistenza pura 'R3' (resistenza non induttiva fissa)
Condensatore standard fisso 'C4'
Resistore non induttivo variabile 'R2' in serie con un condensatore standard variabile 'C2'.
Un rilevatore nullo è collegato per conoscere la condizione di equilibrio del circuito a ponte.
Considera l'equazione bilanciata di un circuito a ponte CA di base,
Z1Z4 = Z2Z3
Ora sostituisci le impedenze del circuito a ponte di Owens nell'equazione precedente
Poi
(R1 + jωL1) (1 / jωC4) = (R2 + 1 / jωC2) R3
Ora separa i termini reali e immaginari dall'equazione precedente
Noi abbiamo,
L1 = R2R3C4
L'induttanza sconosciuta può essere misurata dall'equazione precedente
R1 = R3 (C4 / C2)
Il valore di uno standard variabile condensatore Viene misurato 'C2'.
Diagramma di fase del ponte di Owens
Di seguito è mostrato il diagramma dei fasori del ponte di Owens.
diagramma fasoriale
Dal diagramma dei fasori sopra, possiamo osservare che,
L'asse orizzontale rappresenta le correnti I1, E3 = I3R3 e E4 = ωI2C4 che si trovano nella stessa fase. E anche la caduta di tensione di 'i1r1' rappresenta anche l'asse orizzontale.
La caduta di tensione 'e1' rappresenta la somma della caduta di tensione induttiva (ωL1L1) e della caduta di tensione resistiva (I1R1)
Nella condizione di equilibrio del circuito a ponte, le cadute di tensione 'E1' ed 'E2' sono uguali tra i bracci e rappresentate sullo stesso asse.
Allo stesso modo, la caduta di tensione 'e3' è la somma della caduta di tensione resistiva (I2R2) e della caduta di tensione capacitiva (I2 / wC2). A causa del condensatore fisso, la corrente i1 diventa perpendicolare (90 gradi) caduta di tensione 'e4'. La corrente 'I2' e la caduta di tensione I2R2 rappresentano l'asse verticale. La tensione di alimentazione rappresenta 'E1' e 'E3'.
Vantaggi
I vantaggi del ponte Owens sono che l'induttanza sconosciuta misurata è indipendente dalla frequenza e non richiede alcuna alimentazione di frequenza.
- L'equazione dell'equilibrio può essere ottenuta molto facilmente e semplice.
- Viene utilizzato per misurare un'ampia gamma di induttanze in termini di capacità.
- Viene anche utilizzato per misurare un'ampia gamma di valori di capacità (otteniamo dall'equazione del bilancio finale).
Svantaggi
Gli svantaggi del ponte di Owen sono
- Un condensatore standard variabile utilizzato in questo circuito a ponte è molto costoso. Quindi, aumenta anche il costo del circuito del ponte di Owen.
- La precisione del condensatore standard variabile utilizzato nel circuito è molto bassa (quasi l'1%)
- L'utilizzo di un condensatore standard variabile più grande aumenterebbe la gamma di un fattore di qualità della bobina misurata. Ciò può aumentare ulteriormente il costo del circuito.
Domande frequenti
1). Cos'è un rilevatore nullo?
Aiuta a trovare la condizione di equilibrio del circuito a ponte CA (quando il valore dato è zero). Inoltre confronta il valore sconosciuto (induttanza / resistenza / capacità / impedenza) con un valore noto (valore di riferimento o standard).
2). Cosa intendi per fattore di qualità (fattore q) della bobina?
È il rapporto tra la reattanza della bobina e la sua resistenza alla frequenza operativa.
Q = ωL / R = XL / R
3). Quali sono i tipi di errori che si sono verificati nei bridge AC?
Errori di dispersione del campo magnetico Errori di correnti parassite, errori di frequenza ed errori di forma d'onda.
4). Che tipo di ponte viene utilizzato per misurare la capacità?
Il ponte di Vienna viene utilizzato per misurare la capacità in termini di resistenza e frequenza calibrate.
5). Perché i ponti CA non utilizzano il galvanometro al posto del rilevatore nullo?
Un galvanometro non viene utilizzato nei ponti CA perché misura solo il flusso di corrente continua (CC).
Quindi, questo riguarda la definizione, il circuito, la teoria, i vantaggi e gli svantaggi di Owen ponte . Ecco una domanda per te: 'Quali sono le applicazioni del ponte di Owen?'
