Det moderne kommunikationssystem bruger AC-broer med komplekse elektriske og elektroniske kredsløb og mange flere. De forskellige typer AC-broer, der anvendes i elektroniske kredsløb er Maxwells bro, Maxwells Wein-bro, Anderson bridge , Hay's bridge, Owen bridge, De Sauty bridge, Schering bridge og Wien series bridge. Selvom der findes forskellige typer vekselstrømsbroer til måling af spolens kvalitetsfaktorer, er de begrænset til et lille interval. For eksempel, Maxwells bro er begrænset til at måle kvalitetsfaktoren større end 10. Hay's bridge er velegnet til kvalitetsfaktorområdet fra 1 til 10. Anderson bridge bruges til at måle induktansværdier fra et par mikro Henrys. Derfor har vi brug for et brokredsløb, der skal være egnet til at måle en lang række induktorer. Det brokredsløb kaldes Owens bridge.
Owens Bridge Definition
Definition: Owens brokredsløb er defineret som AC-broen, der bruges til at måle en bred vifte af ukendt induktans med hensyn til modstand og kapacitans. Det fungerer normalt på princippet om sammenligning. Det betyder det målte ukendte induktans værdi sammenlignes med standard eller kendt kondensator. Denne type brokredsløb bruger en standard kondensator og en variabel modstand til excitation.
Owens Bridge Circuit
Owens brokredsløb indeholder fire arme forbundet i en firkant eller i en rombform. Et AC-spændingssignal og en nuldetektor er forbundet på tværs af armene. Kredsløbsdiagrammet for Owens-broen er vist nedenfor.
owens-bro-kredsløb
- Fra ovenstående kredsløb kan vi observere, at ab, bc, cd og da er de fire arme forbundet som en bro.
- Arm 'ab' indeholder ukendt selvinduktans 'L1' med modstand 'R1'
- Arm 'bc' indeholder ren modstand 'R3'
- Den anden arm 'cd' indeholder en fast standard kondensator 'C4'
- De sidste arme 'da' indeholder variabel ikke-induktiv modstand 'R2' i serie med en variabel standard kondensator 'C2'.
- En nul detektor er tilsluttet for at kende balancetilstanden for brokredsløb .
Den modificerede Owens bro indeholder voltmeter parallelt med modstand forbundet med en af armene. Et amperemeter er også serieforbundet til brokredsen for at måle DC-strøm mens vekselstrømmen kan måles ved hjælp af et voltmeter. Owens-broens modificerede kredsløb er vist nedenfor.
modificeret-owens-bro
Teorien om Owens Bridge
Teorien om Owens-broen er intet andet end, den ukendte induktans 'L1' sammenlignes med den kendte kondensator 'C4' forbundet med arm 'cd' i brokredsen. I balancetilstanden kan den ikke-induktive modstand 'R2' og den variable standardkondensator 'C2' varieres uafhængigt. Derfor strømmer ingen strøm gennem brokredsen, og intet potentiale registreres af nuldetektoren.
Fra Owens bro-kredsløb kan vi se,
Ukendt selvinduktans 'L1'
Ren modstand 'R3' (fast ikke-induktiv modstand)
Fast standard kondensator 'C4'
Variabel ikke-induktiv modstand 'R2' i serie med en variabel standard kondensator 'C2'.
En nuldetektor er tilsluttet for at kende balance-tilstanden for brokredsen.
Overvej den afbalancerede ligning af et grundlæggende AC-brokredsløb,
Z1Z4 = Z2Z3
Erstat nu impedanserne til Owens brokredsløb i ovenstående ligning
Derefter
(R1 + jωL1) (1 / jωC4) = (R2 + 1 / jωC2) R3
Adskil nu de reelle og imaginære termer fra ovenstående ligning
Vi får,
L1 = R2R3C4
Den ukendte induktans kan måles ud fra ovenstående ligning
R1 = R3 (C4 / C2)
Værdien af en variabel standard kondensator 'C2' måles.
Fasordiagram over Owens Bridge
Fasordiagrammet for Owens bro er vist nedenfor.
fasediagram
Fra ovenstående fasediagram kan vi se,
Den vandrette akse repræsenterer strømmen I1, E3 = I3R3 og E4 = ωI2C4, der er i samme fase. Og også spændingsfaldet på 'i1r1' repræsenterer også den vandrette akse.
Spændingsfaldet 'e1' repræsenterer summen af induktivt spændingsfald (ωL1L1) og resistivt spændingsfald (I1R1)
Ved balance-tilstanden for brokredsen er spændingsfaldene 'E1' og 'E2' ens over armene og repræsenteret på samme akse.
På samme måde er spændingsfaldet 'e3' summen af det resistive spændingsfald (I2R2) og det kapacitive spændingsfald (I2 / wC2). På grund af den faste kondensator bliver strømmen i1 vinkelret (90 grader) spændingsfald 'e4'. Strømmen 'I2' og spændingsfaldet I2R2 repræsenterer den lodrette akse. Forsyningsspændingen repræsenterer 'E1' og 'E3'.
Fordele
Fordelene ved Owens bridge er, at den ukendte induktans, der måles, er uafhængig af frekvensen og ikke kræver nogen frekvensforsyning.
- Balance ligningen kan opnås meget let og enkelt.
- Det bruges til at måle en bred vifte af induktans med hensyn til kapacitans.
- Det bruges også til at måle en bred vifte af kapacitansværdier (vi får fra den endelige balance ligning).
Ulemper
Ulemperne ved Owens bro inkluderer er
- En variabel standard kondensator, der anvendes i dette brokredsløb, er meget dyr. Så omkostningerne ved Owens brokredsløb stiger også.
- Nøjagtigheden af den variable standardkondensator, der anvendes i kredsløbet, er meget lav (næsten 1%)
- Brugen af en større variabel standard kondensator vil øge rækkevidden af en kvalitetsfaktor for den målte spole. Dette kan øge omkostningerne ved kredsløbet yderligere.
Ofte stillede spørgsmål
1). Hvad er en null detektor?
Det hjælper med at finde balancetilstanden for AC-brokredsen (når den givne værdi er nul). Og det sammenligner også den ukendte værdi (induktans / modstand / kapacitans / impedans) med en kendt værdi (reference- eller standardværdi).
2). Hvad mener du med spolens kvalitetsfaktor (q-faktor)?
Det er forholdet mellem spolens reaktans og dets modstand ved driftsfrekvensen.
Q = ωL / R = XL / R
3). Hvad er de typer fejl, der opstod i AC-broer?
Fejl ved lækage af magnetfelt, hvirvelstrømsfejl, frekvensfejl og bølgeformfejl.
4). Hvilken type bro bruges til at måle kapacitans?
Wien-broen bruges til at måle kapacitans med hensyn til kalibreret modstand og frekvens.
5). Hvorfor bruger AC-broer ikke galvanometer i stedet for nuldetektoren?
Et galvanometer anvendes ikke i AC-broer, fordi det kun måler strømmen af jævnstrøm (DC).
Dette handler altså om definitionen, kredsløbet, teorien, fordelene og ulemperne ved Owen's bro . Her er et spørgsmål til dig, 'Hvad er anvendelserne af Owens bro?'
