P

OLITECHNIKA  

Ś

WIĘTOKRZYSKA

W 

K

IELCACH

W

YDZIAŁ  

E

LEKTROTECHNIKI,  

A

UTOMATYKI

I  

I

NFORMATYKI

L

ABORATORIUM  

M

ETROLOGII (I)

I

NSTRUKCJA  

L

ABORATORYJNA

T

EMAT  

Ć

WICZENIA:

NIEZRÓWNOWAŻONE MOSTKI PRĄDU STAŁEGO

LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ (I)
Mostek czteroramienny niezrównoważony.

2

Celem 

ćwiczenia 

jest 

poznanie 

właściwości 

metrologicznych 

mostka

niezrównoważonego  prądu  stałego.  Ćwiczenie  polega  na  eksperymentalnym
wyznaczeniu  charakterystyk  mostka  niezrównoważonego  i  porównaniu  ich
z charakterystykami teoretycznymi.

1.  Charakterystyka przetwarzania mostka niezrównoważonego.

Charakterystyka  przetwarzania  niezrównoważonego  mostka  prądu  stałego  nazywa

się  zależność  prądu I  w  gałęzi  wyjściowej  od  względnej  zmiany  rezystancji  jednego  z
ramion np. R

1














∆

=

1

1

R

R

f

I

 

Przy  niewielkich  zmianach  rezystancji  np.  R

1

  o  ∆  R

1

  i  stałej  napięcia  zasilającego

mostek, prąd I jest z pewnym przybliżeniem liniową funkcja tych zmian. Ta właściwość
mostka  niezrównoważonego  jest  wykorzystywana  w  układach  do  pomiaru  wielkości
nieelektrycznych metodami elektrycznymi.

Jeżeli  ograniczyć  się  do  rozpatrywania  małych  odchyleń  od  stanu  równowagi

mostka,  można  w  oparciu  o  metodę  schematów  zastępczych  Nilszteina  wyprowadzić
zależność określającą prąd w gałęzi pomiarowej, w której postać jest następująca:

(

)

1

G

AB

1

R

R

R

I

I

∆













+

τ

⋅

=

(1)

gdzie:

2

1

1

R

R

U

I

Z

+

=

Z

U - napięcie zasilania mostka

E

R

1

+∆R

1

R

2

R

3

R

4

A

B

C

D

R

g

I

LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ (I)
Mostek czteroramienny niezrównoważony.

3

4

3

2

1

4

2

R

R

R

R

R

R

+

+

+

+

=

τ

4

3

4

3

2

1

2

1

AB

R

R

R

R

R

R

R

R

R

+

⋅

+

+

⋅

=

Charakterystykę  przetwarzania  mostka  sterowanego  równoczesną  zmianą

rezystancji wszystkich ramion można określić dla małych wartości ∆R

1

, ∆R

2

, ∆R

3

, ∆R

4

w sposób podobny. Wówczas charakterystykę przetwarzania określa zależność:













∆

+

∆

+

∆

+

∆

+

=

4

4

3

3

2

2

1

1

5

)

(

4

R

R

R

R

R

R

R

R

R

R

U

I

AB

Z

          (2)

2. Pomiary.

2.1. Wyznaczanie charakterystyk przetwarzania.

Na rys.2 przedstawiono schemat układu pomiarowego:

Na schemacie tym oznaczono:

R

1

, R

2

, R

3

, R

4

, R

5

 – oporniki dekadowe

µA – mikroamperomierz magnetoelektryczny

R

1

R

2

R

3

R

4

A

B

C

D

µA

V

Zasilacz
U=5-8V

R

5

LABORATORIUM METROLOGII ELEKTRYCZNEJ (I)
Mostek czteroramienny niezrównoważony.

4

Należy wyznaczyć 











 ∆

=

1

1

R

R

f

I

 dla kilku ustalonych wartości R

2

, R

3

, R

4

 i E

Pomiary przeprowadzić dla:

1

1

'

R

R

I

∆

=

1

1

''

R

R

I

∆

=

1

1

''

'

R

R

I

∆

=

R

1

 = 1500 

Ω

R

1

 = 1500

 Ω

R

1

 = 1500

 Ω

R

2

 = 500

 Ω

R

2

 = 1500

 Ω

R

2

 = 3000

 Ω

R

3

 = 150 

Ω

R

3

 = 500

 Ω

R

3

 = 1500

 Ω

R

4

 – obliczyć z równania dla stanu równowagi mostka

 I = 

1

1

R

R

∆

= (-0,15  ÷ +0,15 co 0,01)

U = 5 ÷ 8 V

Wyniki pomiarów zanotować w tabeli:

1

1

R

R

∆

-0,15

…

…

0,00

…

…

+0,15

I [µA]

W oparciu o otrzymane wyniki wykonać wykresy:











 ∆

=

1

1

R

R

f

I

 przy 

1

1

R

R

∆

= (-0,15  ÷ +0,15)

Na wykresie nanieść krzywe 











 ∆

=

1

1

R

R

f

I

 obliczone według zależności (1).

3. Literatura.

•  Chwaleba A., Poniński M., Siedlecki A., Metrologia elektryczna, WNT, Warszawa 2003

;

•  Kaczmarek,  Z.,  Pomiary  wielkości  nieelektrycznych  metodami  elektrycznymi, 

Politechnika Świętokrzyska skrypt nr 165, Kielce 1988.