Bazele Cercetarii Experimentale

BCE curs 7

29.10.2009(continuare)

Puntea Whatstone poate fi alimentata in curent continuu sau alternativ. Fiecare din variante prezinta avantaje si dezavantaje.

Alimentarea cu curent continuu.Avantaje:

permite o echilibrare simpla, usoara, doar de tip rezistiv; permite masurarea marimilor dinamice cu frecvente oricat de mari.

Dezavantaje:

influenta curentilor din lipiturile cablurilor de legatura;

costul ridicat a unui generator de curent continuu cu tensiune stabila;

Alimentarea cu tensiune alternativa.Dezavantaje:

echilibrarea trebuie facuta atat rezistiv cat si capacitiv;

frecventa semnalului masurat este limitata la 20% din frecventa tensiunii de alimentare;

Avantaje:

constructia este mai ieftina;

se elimina influentele curentilor din lipiturile conectorilor de legatura.

In CM se utilizeaza frecvent tensiometre cu frecventa de alimentare pentru punte

de 5 kHz, ceea ce permite masurarea marimilor dinamice cu frecvente de pana la 1000 Hz. Se utilizeaza si frecvente de alimentare mult mai mari.

Puntea Whatstone

Rezistentele active se monteaza pe laturile unui patrulater, pe o diagonala se alimenteaza cu o tensiune I, pe cealalta diagonala se introduce un aparat de masura. Cunoscand , ,,, tensiunea U si curentul I, aplicand legile lui Kirchhoff, se determina curentuldin diagonala de masurare: .Observatie: la echilibru curentul = 0 implica .

Pentru realizarea echilibrului se modifica controlat una din cele 4 rezistente sau se introduce intr-un nod un reostat cu rezistenta variabila. Orice modificare suferita de una din cele 4 rezistente va afecta starea de echilibru, astfel ca va aparea un curent in diagonala de masurare. Situatia este similara in cazul impedantelor. Calculele urmeaza acelasi traseu inlocuind rezistentele cu impedantele: Z=R+jL.

. (produsul rezistentelor de pe laturile opuse sunt egale).

Metodele de masurare cu ajutorul acestei punti sunt:

1) Metoda puntii echilibrate. Initial puntea este echilibrata, ceea ce inseamna ca

= 0, respectiv . Daca o rezistenta isi modifica valoarea, atunci in bratul opus acesteia se poate modifica rezistenta in mod controlat pana cand se ajunge din nou la echilibru. Echilibrarea ulterioara a puntii se poate realiza prin 2 metode:

folosind o rezistenta aditionala montata in paralel cu rezistenta . Aceasta metoda se aplica mai rar, doar la etalonari de rezistente sau la determinarea constantelor traductoarelor;

introducerea unui potentiometru intr-un nod, astfel incat sa putem masura pozitia cursorului potentiometrului la echilibru. Se aplica mai des.

Pentru simplificarea calculelor putem presupune ca la echilibrul initial cursorul se gaseste in punctul a. Conditia I - ;

;(1) (se modifica pozitia cursorului pana cand vom avea

din nou echilibru).Conditia II - ;

; (2)

=>

=>.

Pozitia cursorului poate fi determinata direct in unitati ale marimii de masurat dupa operatia de etalonare. Se demonstreaza ca acelasi efect este si pentru cazul variatiei celorlalte rezistente din punte.

2) Metoda puntii dezechilibrate. Si in acest caz este necesara echilibrarea initiala a

puntii. Ca urmare a influentei variatiei marimii de masurat (ceea ce implica o variatie a unei rezistente din punte), puntea se va dezechilibra aparand un curent . Daca pe diagonala de masurare se introduce un aparat de masura cu impedanta mica, se masoara intensitatea curentului . Constructiile moderne de punti tensiometrice implica sau realizeaza aparate de masura cu impedanta foarte mare astfel ca este de preferat masurarea variatiei de tensiune de pe diagonala de masurare. Curentul care trece prin diagonala de masurare este neglijabil.

;

;

;

;

;

;

=>

==>

;

.Variatia tensiunii masurate este proportionala cu variatia rezistentei . Variatia tensiunii masurate depinde de tensiunea de alimentare. Putem etalona aparatul de masura direct in unitati ale marimii de masurat.

3) Metoda puntii de referinta. Este o metoda de 0, la care echilibrarea puntii de masura nu se realizeaza printr-o rezistenta variabila, ci prin introducerea unui semnal egal si de sens opus cu cel realizat de marimea de masurat.

Rezistentele si de tip potentiometric, au rolul de a asigura egalitatea precisa a tensiunilor de alimentare a celor 2 punti. Potentiometrul din nodul a puntii I are rolul de a echilibra initial puntea. Daca marimea de masurat actioneaza asupra rezistentei din prima punte, pentru echilibrare, rezistenta se modifica controlat pana cand prin diagonala de masurare nu mai circula curent. Cunoscand valoarea marimii care a produs variatia lui se determina valoarea marimii care a produs deformatia sau variatia rezistentei . Conectarea traductoarelor in punte.

Din analiza comportarii variatiei rezistentelor , ,,, ale puntii se deduc 2 concluzii importante:

variatia rezistentelor in 2 brate opuse se aduna;

variatia rezistentelor in 2 brate adiacente se scade.

Pentru cresterea sensibilitatii circuitului de masura, 2 variatii de acelasi fel ale

marimii de masurat se pozitioneaza in 2 brate opuse, dublandu-se sensibilitatea puntii.

Daca aceeasi marime produce efecte egale si de semne contrare in 2 traductoare, acestea se monteaza in 2 brate adiacente dublandu-se sensibilitatea.

Montajele pot fi in sfert de punte (cu un singur element activ), in semipunte (cu 2 elemente active) si in punte completa (cu 4 elemente active).

Tensiometrul care realizeaza alimentarea si masurarea, completeaza dupa caz puntea.

.

In acest caz variatia tensiunii masurate este un sfert din variatia rezistentei.

.

si au variatii de semne contrare. In cazul in care variatiile de rezistenta sunt de acelasi semn rezistorii se monteaza in 2 brate opuse.

.

PAGE 1

_1318346115.unknown

_1318346616.unknown

_1318347159.unknown

_1318347580.unknown

_1318347652.unknown

_1318347653.unknown

_1318347651.unknown

_1318347650.unknown

_1318347253.unknown

_1318347013.unknown

_1318347124.unknown

_1318346786.unknown

_1318346436.unknown

_1318346534.unknown

_1318346572.unknown

_1318346452.unknown

_1318346309.unknown

_1318346396.unknown

_1318346189.unknown

_1318318735.unknown

_1318319280.unknown

_1318320122.unknown

_1318320629.unknown

_1318345970.unknown

_1318345971.unknown

_1318345968.unknown

_1318345969.unknown

_1318345864.unknown

_1318320618.unknown

_1318319391.unknown

_1318319482.unknown

_1318319339.unknown

_1318318816.unknown

_1318318896.unknown

_1318319162.unknown

_1318318895.unknown

_1318318814.unknown

_1318318815.unknown

_1318318813.unknown

_1318318630.unknown

_1318318662.unknown

_1318318694.unknown

_1318318575.unknown

_1318318583.unknown

_1318318597.unknown

_1318318567.unknown