Bilinmeyenleri hesaplamak için kullanılan devreler direnç endüktans, kapasitans, frekans ve karşılıklı endüktansa AC köprüler denir. Bu devreler bir AC voltaj sinyali ile çalışır. Bu köprüler, sıfır dedektörü tarafından elde edilen ve doğru sonuçlar veren empedansların denge oranı prensibine göre çalışır. Bazı devrelerde, boş detektör yerine bir AC amplifikatörü kullanılabilir. Devreden elde edilen denge denklemleri, bilinmeyen direnci, kapasitansı ve endüktansı belirlemek için ve ayrıca frekanstan bağımsız olarak kullanılabilir. AC köprüler, iletişim sistemleri karmaşık elektrik ve elektronik devreler ve daha fazlası. Elektronik devrelerde kullanılan farklı tipte AC köprüleri vardır. Bunlar Maxwells köprüsü, Maxwells Wein köprüsü, Anderson köprüsü, Hay’ın köprüsü, Owen köprüsü, De Sauty köprüsü, Schering köprüsü ve Wein serisi köprüsüdür.
Maxwells Köprüsü Tanımı
Maxwell köprüsü, Maxwell'in Wein köprüsü veya modifiye edilmiş şekli olarak da bilinir. Wheatstone köprüsü veya Maxwell'in endüktans kapasitans köprüsü, kalibre edilmiş kapasitanslar ve dirençler açısından bilinmeyen endüktansları ölçmek için kullanılan dört koldan oluşur. Bilinmeyen endüktans değerini ölçmek ve standart değer ile karşılaştırmak için kullanılabilir. Bilinen ve bilinmeyen endüktans değerlerinin karşılaştırılması esasına göre çalışır.
Paralel kalibre edilmiş bir endüktansı hesaplamak için sıfır sapma yöntemini kullanır. direnç ve kapasitör. Bir endüktif empedansın pozitif faz açısı, kapasitif empedansın negatif faz açısı (karşı kola bağlı) ile telafi edilirse, Maxwell'in köprü devresinin rezonansta olduğu söylenir. Bu nedenle, devreden akan hiçbir akım ve sıfır detektörü boyunca hiçbir potansiyel olmayacaktır.
Maxwells Köprüsü Formülü
Maxwell köprüsü denge durumundaysa, bilinmeyen endüktans değişken bir standart kapasitör kullanılarak ölçülebilir. Maxwell'in köprü formülü şu şekilde verilmiştir (endüktans, direnç ve kapasitans açısından)
R1 = R2r3 / R4
L1 = R2R3C4
Maxwell'in köprü devresinin kalite faktörü şu şekilde verilmiştir:
Q = ωL1 / R1 = ωC4R4
Maxwells Köprü Devresi
Maxwell'in köprü devresi, kare veya eşkenar dörtgen şeklinde birbirine bağlanmış 4 koldan oluşur. Bu devrede, iki kol tek bir direnç içerir, diğer bir kol seri kombinasyon halinde bir direnç ve indüktör içerir ve son kol paralel kombinasyonda bir direnç ve kapasitör içerir. Temel Maxwell'in köprü devresi aşağıda gösterilmiştir.
Maxwell'in Köprü Devresi
Bilinmeyen endüktans değerini ölçmek ve bilinen değerlerle karşılaştırmak için köprü devresine bir AC voltaj kaynağı ve bir sıfır detektörü diyagonal olarak bağlanır.
Maxwells Köprü Denklemi
Devreden AB, BC, CD ve DA, eşkenar dörtgen şeklinde bağlanmış 4 koldur.
AB ve CD, R2 ve R3 dirençleridir,
BC, Rx ve Lx olarak verilen bir dizi direnç ve indüktör kombinasyonudur.
DA, R1 ve C1 olarak verilen paralel bir direnç ve kapasitör kombinasyonudur.
Z1, Z2, Z3 ve ZX'in köprü devresinin 4 kolunun empedansları olduğunu düşünün. Bu empedans değerleri şu şekilde verilmiştir:
Z1 = (R1 + jwL1) [Z1 = R1 + 1 / jwC1'den beri]
Z2 = R2
Z3 = R3
ZX = (R4 + jwLX)
Veya
Z1 = R1 C1 ile paralel, yani Y1 = 1 / Z1
Y1 = 1 / R1 + j ωC1
Z2 = R2
Z3 = R3
Zx = Rx, Lx = Rx + jωLx ile seri halinde
Temel bir AC köprü devresinin denge denklemini aşağıdaki gibi alın,
Z1Zx = Z2Z3
Zx = Z2Z3 / Z1
Yukarıdaki denge denkleminde Maxwell'in köprü devresinin empedans değerlerini değiştirin. Sonra,
Rx + jωLx = R2R3 ((1 / R1) + jωC1)
Rx + jωLx = R2R3 / R1 + jωC1R2R3
Şimdi yukarıdaki iki denklemden gerçek ve hayali terimleri eşitleyin,
Rx = R2R3 / R1 ve Lx = C1R2R3
Q = ωLx / Rx = ωC1R2R3x R1 / R2R3 = ωC1R
Q = köprü devresinin kalite faktörü
Rx = bilinmeyen direnç
Lx = bilinmeyen endüktans
R2 ve R3 = bilinen endüktif olmayan dirençler
C1 = değişken direnç R1'e paralel bağlanmış kapasitör
Fazör Diyagramı
Maxwell köprüsü, kalibre edilmiş dirençler kullanarak devrenin bilinmeyen endüktansını ölçmek için kullanılır ve kapasitörler . Bu köprü devresi, bilinen endüktans değerini standart bir değerle karşılaştırır. Maxwell'in köprü fazör diyagramı Denge durumundaki devre aşağıda gösterilmiştir.
Fazör Diyagramı
Endüktörlerin ve kapasitörlerin faz kaymaları birbirine zıt ise Maxwell'in köprü devresinin dengeli bir durumda olduğu söylenir. Bu, Kapasitif empedans ve endüktif empedansın köprü devresinde birbirine zıt yerleştirildiği anlamına gelir. I3 ve I4 akımı, I1 ve I2 ile aynı fazdadır. Köprü devresinin empedanslarını değiştirerek, akım uygulanan AC voltaj sinyalinin gerisinde kalabilir.
İki gösterge arasındaki karşılıklı endüktans nedeniyle ölçüm hataları ortadan kaldırılabilir. Devredeki bobinler arasındaki bağlantı nedeniyle önemli hatalar meydana gelebildiğinden. Devrenin denge durumunu elde etmek için değişken kapasitör ve direnç paralel olarak bağlanır. Bir denge koşulunda ölçülen endüktanslar frekanslardan bağımsızdır.
Maxwells Köprüsü Türleri
Farklı köprü türleri şunlardır:
Maxwells Endüktans Köprüsü
Bu tip köprü devresi, devrenin bilinmeyen endüktans değerini standart bir kendi kendine endüktans değeri ile karşılaştırarak ölçmek için kullanılır. Köprü devresinin iki kolu endüktif olmayan dirençler olarak bilinir, diğer bir kol seri olarak sabit bir dirençle değişken endüktans içerir ve diğer bir kol bir dirençle seri olarak bilinmeyen endüktans içerir. AC voltaj kaynağı ve bir sıfır detektörü, devrenin bağlantı noktalarına bağlanır. Devre şeması aşağıda gösterilmiştir.
Maxwell Endüktans Köprüsü
Denge koşulunda, Maxwell'in endüktans devresi için formül şu şekilde verilir:
L1 = R1 dirençli bilinmeyen endüktans
R2 ve R3 endüktif olmayan dirençlerdir
L2, sabit bir Direnç r2 ile değişken endüktanstır
R2, L2 ile seri olarak değişken dirençtir
Maxwells Endüktans Kapasitans Köprüsü
Bu tip köprü devresi, bilinmeyen endüktans değerini değişken bir standart kapasitör ile karşılaştırarak ölçmek için kullanılır. AC voltaj sinyali ve bir sıfır detektörü bağlantı noktalarına bağlanır.
Endüktans Kapasitans Köprüsü
Devreden bunu gözlemleyebiliriz,
Bir kol, değişken endüktif olmayan direnç R1 ile paralel olarak değişken standart kapasitör C1 içerir
Diğer iki kol, bilinen endüktif olmayan dirençler R2 ve R3 içerir.
Başka bir kol, değeri ölçülecek ve bilinen bir değerle karşılaştırılacak seri olarak bir direnç Rx ile bilinmeyen endüktans Lx içerir.
Maxwell'in endüktans kapasitansı için ifade, (denge koşulunda
Q = Maxwell'in köprü devresinin kalite faktörü
Maxwells Köprülerinin Avantajları
Avantajlar
- Denge durumunda, köprü devresi frekanstan bağımsızdır
- Ses ve güç frekansında çok çeşitli endüktans değerlerini ölçmeye yardımcı olur
- Endüktans değerini doğrudan ölçmek için kalibre edilmiş direnç ölçeği kullanılır.
- Yüksek endüktans aralığını ölçmek ve standart bir değerle karşılaştırmak için kullanılır.
Maxwells Köprüsü'nün dezavantajları
Dezavantajları
- Maxwell'in köprü devresindeki sabit kapasitör, direnç ve reaktans dengesi arasında etkileşim oluşturabilir.
- Yüksek bir kalite faktörü aralığını ölçmek uygun değildir (Q değerleri> = 10)
- Devrede kullanılan değişken standart kondansatör çok maliyetlidir.
- Devre balans durumu nedeniyle düşük kalite faktörünü (Q değeri) ölçmek için kullanılmaz. Bu nedenle orta kaliteli bobinler için kullanılır.
Maxwells Köprüsü Uygulamaları
Uygulamalar
- İletişim sistemlerinde kullanılır
- Elektronik devrelerde kullanılır
- Güç ve ses frekansı devrelerinde kullanılır
- Devrenin bilinmeyen endüktans değerlerini ölçmek ve standart bir değerle karşılaştırmak için kullanılır.
- Orta kalitede bobinleri ölçmek için kullanılır.
- Filtre devrelerinde, enstrümantasyonda, doğrusal ve doğrusal olmayan devrelerde kullanılır
- Güç dönüştürme devrelerinde kullanılır.
SSS
1). AC ve DC köprüleri nedir?
AC köprüleri ve DC köprüleri, endüktans, kapasitans ve direnç gibi bilinmeyen bileşenleri ölçmek için kullanılır. Veya devrenin bilinmeyen empedanslarını ölçün.
Farklı klima köprüleri türleri Maxwell köprüsü, Maxwell’in Wien köprüsü, Anderson köprüsü, Hay’ın köprüsü, Owen köprüsü, De Sauty köprüsü, Schering köprüsü ve Wein serisi köprüsüdür.
DC köprüler, köprü devresinde bilinmeyen direnci ölçmek için kullanılır. Farklı DC köprü türleri Wheatstone’un köprüsü, Kelvin köprüsü ve gerinim ölçer köprüsüdür.
2). Hangi köprü frekansa duyarlıdır?
Wien'in köprüsü frekansa duyarlıdır.
3). Bir köprü devresinin amacı nedir?
Köprü devresinin amacı, güç kaynağındaki elektrik akımını düzeltmek ve devrenin bilinmeyen empedansını ölçmek ve bunu bilinen bir değerle karşılaştırmaktır.
4). Kendi kendine endüktansın formülü nedir?
Akı bilindiğinde, kendi kendine endüktans için formül şu şekilde verilir:
L = NΦm / I'dır.
Henry’nin 'L' öz - indüktans nerede
'Φm', bobin içindeki manyetik akıdır
'N' dönüş sayısıdır
'I', bobin boyunca Amper cinsinden akan akımdır.
5). RC ve LC osilatörleri nedir?
LC osilatörü, indüktör-kapasitör tankı devresini kullanır ve sürekli salınımlar üretmek için bir tür pozitif geri besleme osilatörüdür.
Pozitif geri beslemeli RC ağını oluşturmak için dirençler ve kapasitörler kullanan doğrusal osilatöre RC osilatörü denir. Aynı zamanda sinüzoidal osilatör olarak da bilinir.
Böylece hepsi bu Maxwell köprüsüne genel bakış devrenin tanımı, türleri, formülü, denklemi, türleri, uygulamaları, avantajları ve dezavantajları. İşte size bir soru: 'Diğer köprü devreleri türleri nelerdir?'
