2.8 Конденсатор параметрлерін өлшеудің көпірлік әдісі
Конденсатор параметрлерін өлшеу үшін қолданатын көпірлер магазинді және реохордты болып бөлінеді. Он және жүз пикофарад сыйымдылықты өлшеуге жарамды қарапайым магазинді көпір төрт конденсатордан құралады:өлшенетін, сйымдылық шкаласы бар айнымалы (жапсарлас иықтар) және бірдей сыйымдылықты тұрақты. Бас телефон индикатор ретінде көпірдің қорек көзі болғанда радиотрансляциялық желі қолданылады.
Кең диапазонды магазинді көпірлер реохордтылардан қиындау, бірақ олар аз өлшеу қателігін қамтамасыз етеді және бірдей өлшемді есептеуіш шкалаға ие болады. көпірлік әдіспен өлшенетін сыйымдылық диапазоны шамамен 10 пФ - 10...30 мкФ аралығында жатады.
2.8.1 – (а) суретте көпшекті магазинді копір схемасы берілген. Оны айнымалы С1 сыйымдылық конденсаторы және R1айнымалы резистор арқылы теңестіреді. Берілген схемаға теңестіру шартын (2.7.1) қолданғанда мына теңдікті аламыз:
R2∙( Rx2+ 1/(2∙π∙F∙Cx)2 )0,5 = R3∙( R12+1/(2∙π∙F∙C1)2 )0,5 (2.8. 1)
φ2 = φ3 = 0 ескерте отырып теңдіктің екінші шартын (2.7.2) φx = φ1 немесе tg φx = tg φ1 теңестіріп (2.7.4) формулаға сәйкес жазуға болады:
1/(2∙π∙F∙Cx∙Rx) = 1/(2∙π∙F∙C1∙R1) (2.8.2)
жоғарыда берілген теңдеулерді шеше отырып, мына теңдектерді табамыз:
Сx = С1(R2/R3) (2.8.3)
Rx = R1(R3/R2) (2.8.4)
С1 кондесаторы мен R1 резисторын R2/R3 иықтарының кедергілері белгіленген қарым – қатынасында Сх сыйымдылығынын және Rx кедергісінің шығынын есептеу шкаласымен жабдықтауға болады. Өлшеу диапазоны, әдетте 10 есеге өзгешеленетін әр түрлі номиналды ажыратып қосқыш R3 (немесе R2) резисторларының тобын, қолдану арқылы кеңейеді. Көпір тез теңестіріледі, себебі С1 конденсаторы және R1 резисторы арқылы іске асатын реттеулер өзара тәуелсіз.
а)
б)
2.8.1 – сурет. Конденсатор параметрлерін өлшеу магазинді
көпір схемасы
Конструкцияны жеңілдету мақсатында кейбір өлшеу көпірлерінде С1 конденсаторы тұрақты сыйымдылықты болып алынады, ал реттеуіш элементтері ретінде екі айнымалы резисторлар қолданылады, мысалы R1 және R2 (2.8.1 – (б) сурет).
(2.8.3) және (2.8.4) формуладан шығатыны, мындай көпірдің екі реттеуіші өзара байланысты болады, сондықтан түзеткіш индикаторының көрсеткішімен бақыланатын оның теңестіруі R1 және R2 кедергілерін кезек – кезек өзгерту арқылы тізбекті минимум жақындату әдісімен орындалу керек. Сх сыйымдылығының мәні В ажыратып қосқыш орнатуымен анықталатын R2 резисторы шкаласынан табылады. Rx кедергі шығынының тікелей бағасы мүмкін болмағандықтан, R1 резисторы шкаласының есебі әдетте бұрыш шығынының тангенсі мәнінде орындалады:
tg δ = 2∙π∙F∙Cx∙Rx = 2∙π∙F∙C1∙R1 (2.8.5)
F белгіленген жиілігінде бірмәнді R1 кедергісінің мәнімен анықталады. Егер (2.8.3) және (2.8.4) теңдіктердің оң және сол жақтарын өзара көбейтсе соңғы формуланың дұрыстығына көз жеткізуге болады.
Сыйымдылықтың қарапайым өлшеуіштері реохордты көпір схемасы бойынша орындалады, онда әдетте, кедергі кейде индуктивтілікті өлшеу мүмкіндігі болады.
Паразиттік байланыстың және көпірдің қателігінің әсерін шығару үшін көпірлік өлшеу әдісін орынбасу әдісімен тіркестіреді. Бұл кезде көпірдің кіретін қысқыштарына сыйымдылық магазинін қосады, және оның Сх сыйымдылығынан асатын С1 кез келген мәнінде көпірді теңестіреді. Содан кейін өлшенетін кондесаторды магазинге параллель қосады, және соңғының сыйымдылығын С2 мәніне дейін азайтып көпірді теңестіреді. Өлшенетін сыйымдылық Сx = C1-С2 тең болатыны анық.
4 - мысал. Жоғары мәнді 1000 пФ, 0,1 және 1 мкФ сонымен бірге шығын бұрышының тангенсі 0-ден 0,01-ге дейін, ал толық кедергі R2 - 10 кОм үш шектеудегі сыйымдылықты өлшеу үшін, 2.8.1 – (б) суреті бойынша, магазинді көпір схемасының сынау есептеуі жасалады. Кернеу қорегі 10 В, жиілігі 50 Гц. В өлшеуіші келесі параметрлерге ие: Iи = 100 мкА, Rи = 900 Ом. Есеп нәтижесі схемада көрсетілген.