Mikä on impedanssisilta?

Moderni impedanssisilta on laite, jota käytetään impedanssin, kapasitanssin tai induktanssin mittaamiseen. Yleistetyn impedanssisillan isoisä on Wheatstonen silta, sähköpiiri, jonka Samuel Christie suunnitteli vuonna 1833 ja jota Sir Charles Wheatstone suositteli noin kymmenen vuotta myöhemmin. Wheatstone -sillat ja niiden tunnusomaiset timanttipiirikaaviot käyttävät kahta kiinteää impedanssivastusta ja muuttuvaa vastusta neljännen vastuksen tuntemattoman impedanssin mittaamiseen.

Wheatstonen silta on tasavirta (DC). Nykyaikainen laite voidaan vaihtaa tasavirrasta vaihtovirtaan (AC) ja takaisin. Sekä Wheatstonen silta että sen moderni jälkeläinen, yleinen impedanssisilta, toimivat samalla periaatteella, joka on sähköpiirin tasapainotus. Perusajatuksena on, että jos piiri sisältää kaksi tunnetun arvon vastusta, muuttuvaa vastusta ja tuntemattoman arvon vastusta voidaan käyttää tuntemattoman vastuksen arvon määrittämiseen, ja potentiometrillä tunnettua mittauslaitetta käytetään varmistamaan, milloin muuttuva vastus on saavuttanut piirin tasapainopisteen. Yhtälömuodossa R1/ R2 = R (u)/ Rvar, jossa R1 ja R2 ovat vastuksia, joiden arvo on tunnettu, R (u) on vastus, jonka impedanssi on tuntematon ja Rvar on muuttuva vastus, jossa on näyttö impedanssin osoittamiseksi missä tahansa kohdassa ajallaan.

Nykyaikaisilla impedanssisillailla on useita piirejä. Yksi piiri on todennäköisesti alkuperäinen testipiiri, jonka lukema on ohmeissa, joka tunnetaan myös nimellä ohmimittari. Muita piirejä voivat olla erilaiset vastukset, kondensaattorit, induktanssikelat ja ehkä signaaligeneraattori ja virtalähde. Näillä piireillä moderni impedanssisilta voi testata monia sähkölaitteita ja -piirejä vastuksista ja kondensaattoreista antennin virityksen kautta. AC -piirit ovat hieman hankalampia kuin DC -piirit, koska piiri ei tasapainota, ennen kuin AC -vaihe on sama sillan molemmilla puolilla.

Mahdollinen ongelma herkille AC -siltapiireille on, että kondensaattorit pyrkivät vuotamaan virtaa. Kondensaattorivuodosta tuleva hajavirta tuottaa virheellisiä lukemia ilmaisimessa tai mittarissa. Ratkaisu ongelmaan on lisätä niin kutsuttu Wagnerin maadoituspiiri. Wagnerin maadoituspiiri on maadoitettu jännitteenjakaja, jonka jännitesuhde ja vaihesiirto on sillan kummallakin puolella. Usein on kaksiasentoinen kytkin, jonka avulla käyttäjä voi vahvistaa, että piiri on asetettu oikein, ja kun potentiometri rekisteröi nollan kummassakin kytkimen asennossa, virheetön lukema on taattu.