एसी मापने वाले पुल और उनका उपयोग
एसी सर्किट में, ब्रिज सर्किट का उपयोग माप उद्देश्यों के लिए किया जाता है। ये योजनाएं कैपेसिटर और इंडक्शन के मूल्यों को निर्धारित करना संभव बनाती हैं, कैपेसिटर के ढांकता हुआ नुकसान के कोण के स्पर्शरेखा, साथ ही कॉइल के पारस्परिक अधिष्ठापन।
एसी पुलों को मापना पूरी तरह से अलग योजनाएं हैं, उनकी चर्चा नीचे की जाएगी। सबसे लोकप्रिय चार भुजाओं वाले संतुलित पुल हैं, जहां परजीवी मापदंडों के मुआवजे के साथ अधिष्ठापन, समाई और ढांकता हुआ नुकसान स्पर्शरेखा को मापने की प्रक्रिया हो सकती है।
एसी मापन ब्रिज सर्किट के दो समूह विशेष रूप से अभिव्यंजक हैं: ट्रांसफॉर्मर ब्रिज (आगमनात्मक रूप से युग्मित भुजाओं के साथ) और कैपेसिटिव ब्रिज। कैपेसिटिव ब्रिज चार भुजाओं वाले सर्किट होते हैं जिनमें भुजाओं में कैपेसिटिव और सक्रिय तत्व स्थापित होते हैं। ट्रांसफॉर्मर ब्रिज को दो आर्म्स में ट्रांसफॉर्मर सेकेंडरी वाइंडिंग्स की मौजूदगी की विशेषता है जो ब्रिज को पावर देने का काम करते हैं।
कैपेसिटिव सर्किट के लिए, वे निरंतर समाई और चर (सक्रिय) प्रतिरोधों और स्थिर (सक्रिय) प्रतिरोधों और चर समाई दोनों को शामिल कर सकते हैं। एक स्थिर समाई पुल का निर्माण करना आसान है क्योंकि इसमें विशेष रूप से रेट किए गए चर कैपेसिटर की आवश्यकता नहीं होती है, इसके बजाय प्रतिरोधों (सक्रिय प्रतिरोध) की पर्याप्त आपूर्ति होती है।
चर प्रतिरोधों के लिए धन्यवाद, प्रतिक्रियाशील और सक्रिय वोल्टेज घटकों के संबंध में पुल सर्किट को संतुलित किया जा सकता है। एक चर रोकनेवाला समाई मूल्यों के अनुसार कैलिब्रेट किया जाता है, दूसरा ढांकता हुआ नुकसान स्पर्शरेखा मूल्यों के अनुसार। नतीजतन, अध्ययन किए गए कैपेसिटर का समतुल्य श्रृंखला सर्किट प्राप्त होता है। निम्नलिखित समानता पुल की इस संतुलन स्थिति को दर्शाएगी, और काल्पनिक और वास्तविक भागों की बराबरी करने से केवल मांगी गई मात्राओं का मान मिलेगा:
लेकिन वास्तव में, परजीवी पैरामीटर हमेशा दिखाई देते हैं और पहले से ही ऑडियो आवृत्तियों पर त्रुटियां देते हैं। परजीवी अधिष्ठापन, समाई, चालन इन त्रुटियों के स्रोत हैं, ढांकता हुआ नुकसान कोण माप की सटीकता को खतरा है। इन कारकों के प्रभाव को कम करने के उपाय पहले अवरोधक की गैर-आगमनात्मक और कैपेसिटिव वाइंडिंग हैं। लेकिन वास्तव में इन प्रभावों की ठीक से भरपाई करना आवश्यक है।
तो, परजीवी अधिष्ठापन के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, ट्रिमर कैपेसिटर दूसरे प्रतिरोधी के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है। इसके अलावा, परजीवी समाई और परजीवी प्रतिरोध इन्सुलेट भागों और ट्रांसफार्मर की उपस्थिति से उत्पन्न होते हैं, इसलिए ट्रांसफार्मर को स्वयं ही ढालना आवश्यक है।भागों की समाई और चालकता के प्रभाव को कम करने के लिए, वे फ्लोरोप्लास्टिक जैसे उच्च-गुणवत्ता वाले डाइलेक्ट्रिक्स से बने होते हैं। एक शक्ति स्रोत के रूप में एक ऑडियो आवृत्ति जनरेटर उपयुक्त है।
ब्रिज में उपयोग किए जाने वाले निरंतर प्रतिरोध एक लाभ प्रदान करते हैं: एक चर अवरोधक को कैलिब्रेट करने की कोई आवश्यकता नहीं होती है। भुजाओं में, केवल एक स्थिर प्रतिरोध, एक स्थिर संधारित्र और परिवर्तनशील संधारित्र होते हैं। उनकी क्षमताओं का माप सीधे संभव है। अध्ययन के तहत समाई केवल टर्मिनलों से जुड़ी होती है, जिसके बाद चर कैपेसिटर को समायोजित करके पुल को संतुलित किया जाता है। गणना सूत्रों के अनुसार की जाती है जिससे यह देखा जा सकता है कि स्पर्शरेखा के लिए पैमाना सीधे सूत्र से प्राप्त होता है। चर समाई के साथ, चूंकि प्रतिरोध और आवृत्ति अपरिवर्तित हैं:
अधिष्ठापन से जुड़े हथियारों (ट्रांसफार्मर पुलों) के साथ मापने वाले पुल कई पहलुओं में कैपेसिटिव पुलों से बेहतर होते हैं: स्पर्शरेखा और समाई के संदर्भ में उच्च संवेदनशीलता, परजीवी चालन का कम प्रभाव, वैसे भी, हथियारों के समानांतर।
मल्टी-सेक्शन ट्रांसफॉर्मर पुल के ऑपरेटिंग रेंज (मापने के पैमाने) का विस्तार कर सकते हैं। कई विशिष्ट ट्रांसफ़ॉर्मर ब्रिज डिज़ाइन हैं, लेकिन सबसे लोकप्रिय डबल ट्रांसफ़ॉर्मर ब्रिज है:
घुमावों की संख्या की गणना करके श्रृंखला को पूरी तरह से नियंत्रित किया जाता है; इसे वेरिएबल कैपेसिटर या वेरिएबल रेसिस्टर्स की जरूरत नहीं है। इस तरह, मल्टी-सेक्शन ट्रांसफार्मर की एक बड़ी रेंज के साथ मीटर बनाना संभव है, और न्यूनतम नमूना तत्वों की आवश्यकता होती है।
यहां सर्किट गैल्वेनिक रूप से पृथक हैं, अर्थात यह स्पष्ट है कि परजीवी कनेक्शन के कारण हस्तक्षेप न्यूनतम है, इसलिए कनेक्टिंग तार अपेक्षाकृत लंबे हो सकते हैं। पुल के संतुलन में होने पर निम्नलिखित समीकरण मान्य होते हैं:
जैसा कि आप जानते हैं, जब कैपेसिटर की समाई को मापने की बात आती है, तो ढांकता हुआ नुकसान स्पर्शरेखा के रूप में सक्रिय नुकसान सामने आते हैं। इसलिए, इस पैरामीटर के अनुसार, कैपेसिटर को तीन समूहों में विभाजित किया जाता है (और समतुल्य सर्किट, क्रमशः इस आवृत्ति पर भिन्न होते हैं):
निम्नलिखित अनुपात एक एसी सर्किट में कैपेसिटर के प्रतिबाधा और श्रृंखला और समानांतर समतुल्य सर्किट में इसकी स्पर्शरेखा को दर्शाते हैं:
एक दोषरहित संधारित्र की समाई का मापन निम्नलिखित योजना के अनुसार किया जाता है, जहाँ दो सक्रिय भुजाएँ उनके मूल्यों के अनुपात द्वारा माप की सीमा निर्धारित करती हैं, और नमूना समाई परिवर्तनशील होती है। यहां, माप प्रक्रिया में, प्रतिरोधों के अनुपात का चयन किया जाता है, नमूना समाई का मान बदल जाता है। पुल संतुलन अभिव्यक्ति है:
कैपेसिटर रिप्लेसमेंट सीक्वेंस स्कीम के अनुसार लो-लॉस कैपेसिटेंस मापन किया जाता है, जबकि कैपेसिटेंस और एक्टिव रेजिस्टेंस को बदलकर ब्रिज को बैलेंस करते हुए जीरो इंडिकेटर स्केल के न्यूनतम रीडिंग तक पहुंच जाता है। समानता की स्थिति निम्नलिखित भाव देती है:
उपरोक्त योजना के अनुसार, महत्वपूर्ण ढांकता हुआ नुकसान वाले कैपेसिटर को समतुल्य सर्किट में प्रतिरोध को नमूने के साथ समानांतर में जोड़ने की आवश्यकता होती है। स्पर्शरेखा का सूत्र इस तरह दिखेगा:
तो, पुलों का उपयोग करके, पीएफ की इकाइयों से दसियों माइक्रोफ़ारड तक और उच्च सटीकता (परिमाण के 1 से 3 आदेशों से) के नाममात्र मूल्यों के साथ वास्तविक कैपेसिटर की क्षमता को मापना संभव है।
ऊपर वर्णित दृष्टिकोण का उपयोग करके अधिष्ठापन को मापकर, समाई के साथ तुलना करना संभव है और जरूरी नहीं कि अधिष्ठापन के साथ, क्योंकि एक सटीक चर अधिष्ठापन बनाना एक आसान काम नहीं है। इसलिए वे इंडक्टर्स के बजाय सैंपल कैपेसिटेंस समतुल्य सर्किट का उपयोग करते हैं। संतुलन की स्थिति आपको प्रतिरोध और अधिष्ठापन खोजने की अनुमति देती है, परिणाम निम्न रूप में लिखा गया है:
आप क्यू कारक भी पा सकते हैं:
बेशक, टर्न-टू-टर्न कैपेसिटेंस छोटी विकृतियां देगा, लेकिन ये अक्सर नगण्य हो जाते हैं।