Mostek Thomson - Wheatstone'a typu MWT-77a : instrukcja obsługi

G L I W I C E

{ I n s t r u k c j a o b s ł u g i l

m i i P Z M U D DOŚWIABGZALHY ELEKTRONIKI i MECHANIKI PRECYZYJNE!

LULliill POLITECHNI KI Ś L Ą S K I E J

MOSTEK

THOMSON-WHEATSTONE'A

LABORATORYJNY MWT-77a

G l i w i c e 1 9 7 8

1. OZNACZENIE PRZYRZĄDU

M ostek T hom son-Wheatstone'a laborato ryjny typu MWT-77a

Wytwórca: Zakład Doświadczalny Elektroniki i Mechaniki Prezycyjnej P o l i ­ techniki ślęskiej - Gliwice, ul. Bałtycka 8

telefon - 31-80-81 do 84

2, ZASTOSOWANIE

Mostek MWT-77a jest przyrządem laboratoryjnym.

S łuży do pomiaru oporności czynnych w granicach od 1 0 - 1 0 ~ 5 Q jako po­

dw ó j n y mostek THOMSONA oraz od 1- 11,111. 106 Q jako mostek W H E A T S T O N E 'e.

3. DANE TECHNICZNE"

Wartości oporników id4 1 0 3 . 102 .101

Oor\ - 1

10 ~ a Dokł. wykonania

oporników jf-r0 ,03. + 0,03 + 0,03 + 0,03 1 + O M + 1 o Śn n/

/o Obciążalność

oporników ' 0,5 W

Zakres pomiaru 10-10-5 i 1-1,111 . 107 Q

Dokł. wykonania

pomiaru ~ +_ 0 ,1 c//O

Z asilanie 2-25 V

W y m i a r y gabarytowe 460x310x145 mm

Ciężar 7 -5 kg

4. BU D O W A

Na płycie mostka znajduję się:

a) O p orn ik zatyczkowy, podwójny o o pornościach 10S2 , 100£? , 1 0 0 0 Q , l O . O O O i i . Opornik ten pozwala przy pomiarze w układzie W h e a t s t o n e ’8 na do­

branie dekadowego stosunku od (10:10.000) 10:1.000 do 1.000:10 (10.000:10)

- A -

1 w układzie T h o m s o n a na dekadowe dobr a n i e oporn ik ó w od 2 x IOQ. do 2 x lO.OOOil x)

b) Pięć p r z e ł ą c z n i k ó w podwójnych Rp, posiadających po 10 p o z y c j i w s k a ­ zujących w a r t o ś c i o p o r n i k ó w dwóch ramion zmiennych mostka THOMSONA, a mia-*

nowicie: 10 x l . O O O f i , 10 x 100 & , 10 x 10£2 , 1 0 x 1 2 i 10 x O.lfl.

Te same przeł ączniki służę do nastawiania oporności zmiennych(porówna»-?

czych) w mostku vyHEATSTONE 'a.

c) T r z y styki przyciskowe:

- Przyci sk B - w łąc zaj ący w obwód baterię zasilającą podłączoną do zac isk ów +_ B mostka Wheatstone'a (w obwodzie baterii z na jduje się opornik o c hrony 1 0 & ). P rzy pierwszym naciśnięciu n a stępuje włócze­

nie baterii dó obwodu, przy wtórnym naciśnięciu w y ł ą c z e n i e baterii*

*s.

- P rzy cisk G 0 , 1 - w ł ą c z a j ą c y w obwód galwanometr p o d ł ą c z o n y do za- cisków +_ G (w obwodzie galwanometru znajduję^się opornik szer e go ­ w y 50 k£l z m n i e j sza jąc y dz iesięciokrotnie czułość galwanometru), ' P r z y pierwszym naciśnięciu następuje włączeni e g a l w a no m et r u do ob­

wodu, przy powtrórnym naciśnięciu w yłączenie galwanometru.

- Przycisk G - włą cz a j ą c y na czas trwania naciśnięcia g alwanometr do obwodu. P r z e z naciśnięcie tego przycisku galwanometr uzyskuje peł­

ną czułość.

d) Szereg z a c i s k ó w służących do podłączenia wg schematu:

B - baterii zasilającej (w układzie W h ) G - galwanometru,

- oporności mierzonej (w układzie Wh)

Xg - przewodów napięciowych oporności mierzonej (w u kł adzie Th), Rn - p rz e w o d ó w napięciowych opornika normalnego (w układzie Th).

W sz ystkie op or n i k i stanowiące ramiona mostka są n aw inięte bifilarnie drutem m a n g a n i n o w y m , sztucznie starzonym.

5. SPRAWDZENIE MOS T K A

Ws z y s t kie ramiona mostka połączone są do zacisków znaj d uj ą c y ch się na płycie zewnętrznej, tak że sprawdzenie wszystkich obwod ó w odbywać się mo­

że bez otwierania obudowy mostka.

Pięć podwójnych oporników Rp znajduje się między zaciskami lewym X. , i " 2 jednej stro n y oraz między + G ; + z drugiej strony.

X ) ’ _x-

Warto ś ci w na wiasach raczej się unika.

5

Ramiona oporników sto sun kowyc h mostka W H E A T S T O N c 'a sę p ołączone między zaciskami - Rn i + G z jednej strony, albo + Rn i lewym z a c i s ki e m X, z drugiej strony. Oporn iki te są używane tskźe w układzie Thomsona.

Rys. 1. Schemat ideowy mostka T h o m s o n a - W h e a t s t o n e 'a

T" '

6. SP O S Ó B UŻYCIA P0DWÓ3NEG0 MOSTKA-THOMSONA

6.1. P omocniczy komplet przyrządów pomiarowych

Do pojniaru opornoś ci w zakresie od 10 Q do 10i2 , potrzebne są jeszcze:— 5 a) opornik normalny R^ odpowiednio dobrany, w zależności od rzędu w i e l ­

kości mierzonej oporności, b) galwanometr,

c) amperomi erz A o za kr e s i e dobranym do wielkości prądu w obwodzie mie- l rzonej oporności,

d) opornik r eg u l a c y j n y dla regulacji prądu - R r e g . ,

e) bateria a k u m u l a t o r ó w o odpowiedniej pojemności i napięciu do zasilania obwodu mierzonych oporności BA ,

f) w y ł ą cznik K do przerwania prądu w obwodzie baterii.

W y m i enio ne powyżej prz yrząd y należy przyłączyć do zacisków mostka wg schematu rys. 2.

- 6 -

6.2. D obór opornika normalnego

Pomiar opor ności Rx będzie w y k o n a n y najdokładniej wtedy, .jeżeli opor­

nik normalny R^ będzie tegp sam e g o rzędu, co oporność mierzona.

Deżeli z a ł ą c z y się opornik n orm a l n y R^ na zaciski mostka Rn,zaś opor­

ność mierzoną Rx na zaciski X 2< równowags mostka nastąpi* gdy:

R X = Rn l a M 9dzie R 1 " R2 = Ra

Pomiar w y k o n a ć można z dokładnością do 1°/0 0 ‘ dysponując opornikami nor­

malnymi o w a r t o ś c i a c h 0 , l Q , O.Olił i 0,00l£i.

V

6.3. Dobór gslwanometru i wi e l k o ś c i prądu w obwodzie mierzonej o p o r ­ ności

Galwan o metr o czułości 1-2 . 10 — 8 A / m m m i oporności krytycznej rrzędu 5 0 0 Q n a jlepiej spełnia rolę w s k a ź n i k a równowagi mostka.

Po l e c a n y g a l w anometr pozwala w naj nie korzystniejszym przypadku ne d o k o ­ nanie pomiaru oporności z do kła dnością do 1°'/ , przy spadku napięcia 100 m V na z aciskach między oporn ikami połączonymi szeregowo (między + Rn, e - X2 ).

Wielkość prądu w obwodzie mierzonej oporności dobiera się wg n ie r ów n o ­ ści:

a=ss-'(rn 'V rx )

{D może być ograniczony.ze w z g l ę d u - n a dopuszczalne ob ciążenie opornika Rn wzg l ę d ni e R v ).A

Rys. 2. Schemat pomiarowy - układ Th

- 7 -

6.4. Wykonanie pomiaru

1. Zestaw ić układ pom iar owy wg schematu rys. 2.

Połączenie między zaciskami prądowymi opornika normalnego i mierzone­

go, należy wykonać jak najkrótszym grubym drutem miedzianym.

Przy pąłęczeniu zacisków n api ęciowych opornika normalnego i mierzone­

go z zaciskami mostka Rn i należy zwrócić uwagę na odpowiednią biegu­

nowość.

2. Oceniając rząd wie lko ści oporności mierzonej i posługując się tabe­

lę zamieszczoną, dobrać wielkość opornika normalnego R^ oraz oporników Ra.

R w granicach

R Ń R n. '

RX na X2 R X = R N i t

RN na X2

RX na R n RX = R N i f

r si 1 v ' •

R =0,1 N

a

R ^ O . O i - a

R t=0,001 N

£1

V 0 '1 ^{r n}= ° ’°i

£Ł

R„ =0,001 N

O.

* zatyczki w położeniu Th oraz t0,00001-0,0001

0,0001-0,001 0,001-0,01 0,01-0,1 0.1-1 1-10

Rai0000 Ra 1000 Re 100

RalOOOO \ Ra 1OO0- Ra • 100 Ra 10i

RalOOOO Ra 1000 Ra 100' Ra 10

Ra 10 Ra 100 Ra 1000 RalOOOO

Ra 10 Ra 100 Ra 1000 RalOOOO

Ra 100 Ra 1000 RalOOOO

i

~ wielkość opornika normalnego, - wielkość oporności m i e r z o n e j ,

- wielkość odczytana na prz ełącznikach Dekadowych Rp,

; Ra - wartość oporników— stałych ramion mostka THOMSONA.

!

? 3. Nastawić wartość dobranego z tabeli opornika Ra przez odpowiednie

»łożenie zatyczek.

> , *■:

! 4. Sprawdzić zero galwanometru.

| ' ;

\ j. Zamknąć wyłącznik K i nastawić odpowiednią wartość prądu w obwo- tizie mierzonych oporności.

6. Nacisnąć przycisk G0,1. Jeżeli galwanometr wychyla się w kierunku zmniejszyć wartość oporników dekadowych Rp, za pomocą przełączników pokrętnych. Przy wychyleniu się galwanometru w kierunku neleży zwięk­

szyć wartoś ć tych oporności. Tak zw iększanie jak i zmniejszanie oporności jiależy przeprowadzić najpierw na dekadach x l.OGO, później x 100, x 10, K 1 i x '0,1.

7. Z chwilę osiągnięcia położenia zerowego g e l w a n o m e t r u , należy sczu- lić galwanometr, naciskając przycisk G.

8. Po ponownym doprowadzeniu galwanometru do położenia zerowego.mostek znajduje się w stanie równowagi.

9. Po skończonym pomiarze wył ączyć galwanometr przez ponowne naciśnię­

cie przycisku G O ,1.

W ielkość oporności mierzonej Rx. oblicza się wg wzo r ów podanych w po­

przedniej tabeli.

U w a g a :

Celem wyeliminowania wpływu sił termoelektrycznych na równowagę mostka, należy włączyć przycisk G, przy czym równocześnie ogr a n iczamy czas prze­

pływu prądu do trwania samego pomiaru. Równowagę mostka u z y s k u j e m y ,operu­

jąc dekadami Rp w taki sposób, aby galwanometr pozostał na "zerze" przy załączaniu i wyłączaniu klucza K. W tym wypadku "zero" galwanometru może być wynikiem istnienia sił termoelektrycznych i nie musi się zgadzać z rze­

czywistym zerem.

7. SPOSÓB UŻYCIA M O S T K A W H E A T S T O N E 'a DO POMIARU OPORNOŚCI OD 1 do i l , lll,1 0 €

7*1. Wykonanie pomiaru

1. Zestawić układ pomiarowy wg sc hematu rys. 3.

«

| 0 1

£,£..& @ G © © X2© ©?„©

Rys. 3. Schemat pom iarowy - układ Wh

2. Deżeli rząd wielkości oporniks mierzonego jest znany, to posługując się tabelę niżej zamieszczoną, nal eży dobrać w i e lkości stosunku oporników Rj/R

2

terię zasilającą o napięciu wg tabeli.

- 9 -

V

Oporność miarzona [ilj R 1 Napięcie baterii zasil.

1 do 10 0,001

10 do 102 0,01 .

¡bź do 10 3 0,1 2 do 4,5 V

ft)3 do

&

Ib4 do 105 10

o Ul

a o 106 100 4,5 - 12 V \

iO6 do 10 7 1.000 12 - 25 V

3. Sprawdzić zero galwanometru.

4. Nacisnąć równocześnie przycisk B i G0,1. Deżeli galwanometr wychyla się w kierunku należy zmniej szyć wartość oporników dekadowych Rp, za pomocą przełączników pokrętnych. Prz y wychy l e n i u galwanometru w kierunku

"+" należy zwiększyć w a rto ść tych oporników. Tak z w i ę k s z a n i e ,jak i zmniej­

szanie oporności, należy przeprowadzić najpierw na dekadach x 1.000,x ICO później x 10, x 1 i x 0,1.

5. 2 chwilą osiągnięcia położenia zerowego galwanometru, nacisnąć przy­

cisk G i pr z y sczulonym galwanometrze powtórnie doprowadzić mostek do s tanu równowagi.

Oeżeli rząd oporności mierzonej jest nieznany, to należy dobrać R 1/ R ?=

= 1, (stosunek oporników ramion mostka 1:1) i wykonać czynności wg punktu 4. Oeżeli galwanometr wychyla się stale w kierunku , mimo że oporniki dekadowe Rp zostały zmniejszone aż do 1 . 0 0 0 £ 2 , należy nastawić mniejszą wartość stosunku oporności R!

2

W wypadku wychylania się galwanometru stale w kierunku " + ” mimo zwięk­

szenia oporności dekadowych Rp aż do 10 x l O O O i i , należy nastawić więk- sżą wartość, stosunku oporników — .R 1

*2

6. Po doprowadzeniu mostka do stanu równowagi (galwanometr wskazuje ze ­ ro), wartość oporności mierzonej Rx w£2 , równa jest iloczynowi wartości oporności nastawionej na pięciu dekadach Rp i wartości stosunku oporno­

ści ramion mostka nastawionego zatyczkami:

R x - R J • " P M

- 10 -

7. Po skończonym pomiarze wyłęczyć baterię i gsl w enometr przaz ponowne naciśnięcie przy cisków B i G O ,1.

U w a g a :

W wypadku gdy oporność mierzona posiada:

a) indukcyjność - najpierw nscisnęć przycisk B później G,

b) małę siłę elektromotoryczną - najpierw nacisnąć przycisk G i zanotować położenie "fałszywego zera", a następnie przycisk B. Mostek uważa się • za zrównoważony, jeżeli galwanometr zostanie spr o w a d z o n y do "fałszywe­

go zera".

8, INNE ZASTOSOWANIE MOSTKA

1. Podwójne oporniki deksdowe sę dostępne między zaciskami + G i + z jednej strony oraz lewy zacisk X 1 i - z drugiej strony. Mogę one być użyte jako oporniki zmienne w granicach od 0,1 do l l l l l i i .

2. Mostek może być także użyty jako mostek KOHLRAUSCHA, dla pf$da zmien­

nego o częstotliwości dźwiękowej.