Măsurarea rezistenţelor prin metode de punte

1. Măsurarea rezistenţelor prin metode de punte Grupa 1

2. Cuprins • Ce este o punte de măsurare? • Care sunt avantajele utilizării punţilor de măsurare? • Ce punţi de măsurare a rezistenţelor electrice există? • Care este structura unei punţi Wheatstone? • Ce relaţie există între elementele punţii când aceasta este la echilibru? • Cum determinăm valoarea rezistenţei de măsurat? • Protecţia galvanometrului • Aplicaţii ale punţilor de măsurare a rezistenţelor la măsurarea mărimilor neelectrice.

3. Cuprins Ce este o punte de măsurare? Puntea este un circuit tipic care conţine patru elemente (braţe) dispuse într-o schemă sub forma unui patrulater. Circuitul se alimentează pe una dintre diagonalele patrulaterului, iar în cealaltă diagonală se montează un aparat indicator de nul. Când indicatorul de nul arată zero, între cel patru elemente ce formează puntea există o relaţie bine determinată, din care, cunoscând valorile a trei elemente ale punţii, se deduce valoarea celui de-al patrulea.

4. Cuprins Care sunt avantajele utilizării punţilor de măsurare? • Măsurarea rezistenţelor cu metode de punte prezintă următoarele avantaje: • sensibilitate mare; • precizie ridicată; • domeniu larg de utilizare; • manevrare uşoară. Metodele de punte sunt cele mai sensibile şi mai precise metode folosite la măsurarea rezistenţelor electrice.

5. Cuprins Ce punţi de măsurare a rezistenţelor electrice există? • Există diferite tipuri de punţi de măsurare. • Puntea Wheatstone • Puntea automată analogică • Puntea dublă Thomson • Cea mai răspândită este puntea simplă cunoscută sub numele de puntea Wheatstone.

6. Cuprins Care este structura unei punţi Wheatstone? • Rx – rezistenţa de măsurat; • R3 – rezistenţa variabilă în decade; • R1, R2 – rezistenţe de raport cunoscute; • mA – miliampermetru magnetoelectric, cu rezistenţa internă ra; • K1, K2 – întreruptoare; • E – tensiunea electromotoare a unei surse de curent continuu; • G – un galvanometru (aparat magnetoelectric de mare sensibilitate cu zero la mijloc).

7. Ce relaţie există între elementele punţii când aceasta este la echilibru? • La o punte în echilibru produsele braţelor opuse sunt egale. sau • La o punte în echilibru rapoarte braţelor alăturate sunt egale. sau

8. Cuprins Ce relaţie există între elementele punţii când aceasta este la echilibru? Aceste relaţii, care leagă între ele cele patru elemente ale unei punţi, când prin diagonala în care se află galvanometrul curentul este zero, reprezintă condiţia de echilibru a punţii.

9. Cuprins Cum determinăm valoarea rezistenţei de măsurat? Din condiţia de echilibru, cunoscând trei elemente ale punţii se deduce al patrulea: Observaţie De obicei, rezistenţele R1 şi R2 pot lua valori de 10, 100 sau 1000, astfel încât raportul R1/R2 să reprezinte un factor de multiplicare decadic a rezistenţei R3. Precizia maximă se obţine pentru raportul R1/R2 = 1.

10. Cuprins Protecţia galvanometrului • Deoarece la începutul măsurării puntea poate să fie mult dezechilibrată, trebuie să se micşoreze sensibilitatea galvanometrului pentru a nu fi deteriorat la trecerea unui curent prea mare prin el. În acest scop, galvanometrul se protejează cu o rezistenţă care se poate introduce în serie prin intermediul comutatorului K2. • La începutul măsurării, comutatorul K2 este pe poziţia 1 şi introduce în serie cu galvanometrul rezistenţa de protecţie R, ceea ce duce la scăderea sensibilităţii. Când echilibrul punţii a fost aproximativ atins, se trece comutatorul K2 pe poziţia 2 şi se continuă echilibrarea cu o sensibilitate sporită.

11. Cuprins Aplicaţii ale punţilor de măsurare a rezistenţelor la măsurarea mărimilor neelectrice • Punţile de măsurare a rezistenţelor electrice sunt utilizate frecvent la măsurarea variaţiei de rezistenţă obţinute la ieşirea traductoarelor rezistive de: • Deplasare • Nivel • Forţă • Presiune • Temperatură

12. Cuprins Traductoare rezistive de temperatură Termorezistenţe • Termometrele cu rezistenţă metalică(termorezistenţă) sunt folosite pentru măsurarea temeperaturii gazelor şi a lichidelor, a temperaturii suprafeţelor unor solide sau temeperatura din interiorul unor solide uşoare. • Ele sunt stabile, au o acurateţe bună dar un răspuns lent în timp, fiind destul de fragile şi uneori scumpe.

13. Termistoare Cuprins Traductoare rezistive de temperatură • Termistoarele folosesc acelaşi principiu de măsurare a temperaturii ca şi în cazul rezistenţelor metalice dar variaţia cu temperatura a rezistenţei lor este mult mai mare (de peste 100 ori) decât a senzorilor rezistivi metalici. • Sunt realizate din materiale semiconductoare, mult mai sensibile la variaţiile de temperatură decât metalele, dar caracteristica lor este neliniară.

14. Cuprins Scheme de măsurare a temperaturii • Măsurarea tensiunii pe senzorul rezistiv se face cu un volmetru digital cu impedanţă de intrare foarte mare, etalonat în unităţi de temperatură, fie cu un amplificator operaţional sau de instrumentaţie.

15. Cuprins Măsurarea tensiunii pe senzor cu un voltmetru digital • Sonda de temperaturăeste conectată în ramura de măsură a unei punţi Wheatstone. • După ce puntea a fost echilibrată la temperatura de referinţă, dezechilibrul ei va fi funcţie temperatură. • Tensiunea de dezechilibru va fi indicată de către voltmetrul din ramura de măsură a punţii, etalonat în unităţi de temperatură.

16. Cuprins Măsurarea tensiunii pe senzor într-o schemă cu amplificator operaţional • Dacă variaţia rezistenţei senzorului nu mai poate fi considerată liniară, răspunsul lui poate fi liniarizat folosind o punte cu amplificator operaţional (punte activă), senzorul rezistiv fiind plasat în ramura de curent constant (ramura de reacţie negativă) a amplificatorului operaţional.

17. Cuprins Bibliografie • Eugenia Isac – Măsurări electrice şi electronice, manual pentru clasele a X-a, a XI-a, a XII-a, Editura Didactică şi Pedagogică, R.A., Bucureşti, 1997 • Gheorghe Frăţiloiu, Andrei Ţugulea – Electrotehnică şi electronică aplicată, manual pentru clasele a X-a, a XI-a, a XII-a, Editura Didactică şi Pedagogică, R.A., Bucureşti, 1997 • Silviu Cristian Mirescu – Măsurări electrice şi electronice, Teste pentru Examenul Naţional de Bacalaureat şi Olimpiade Interdisciplinare Tehnice, Editura Economică Preuniversitaria, Bucureşti, 2000 • http://www.ghidelectric.ro/ • http://www.masurari.ro/masurari/masurari2-1/im12002.html • http://www.mxplus.eu/digitale-de-laborator/gw/punte-rlc-programabila-p-87.html • http://www.atelierulelectric.ro/ • http://www.instrumente-de-masura.ro/products.php?cid=1&sid=62 • http://revista.infoelectronica.ro/articol-Punte_de_Masura_RLC_HM_8118-100.ie