ट्रांसफार्मर अनुपात आर्म ब्रिज

ट्रांसफॉर्मर अनुपात आर्म ब्रिज या टीआरए ब्रिज एक प्रकार का ब्रिज परिपथ है जिसका उपयोग प्रत्यावर्ती धारा ए.सी. का उपयोग करके इलेक्ट्रॉनिक घटकों को मापने के लिए किया जाता है। इसे विद्युत प्रतिबाधा या प्रवेश के संदर्भ में काम करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। इसका उपयोग प्रतिरोधकों संधारित्र और इंडक्टर्स पर किया जा सकता है, समान्य और साथ ही प्रमुख नियमो को मापता है, उदा संधारित्र में श्रृंखला प्रतिरोध यह संभवतः सबसे स्पष्ट प्रकार का पुल उपलब्ध है, जो आवश्यक स्पष्टता के लिए सक्षम है उदाहरण के लिए, जब राष्ट्रीय मानकों के विरुद्ध द्वितीयक घटक मानकों की जाँच की जाती है।

सभी पुलों की तरह टीआरए पुल में एक अज्ञात घटक की एक मानक के साथ तुलना करना सम्मिलित है। जैसे सभी ए.सी. पुलों, इसके लिए संकेत स्रोत और शून्य संसूचक की आवश्यकता होती है। पुल के इस वर्ग की स्पष्टता एक या अधिक ट्रांसफार्मर पर घुमावों के अनुपात पर निर्भर करती है। एक उल्लेखनीय लाभ यह है कि लीड धारिता सहित ट्रांसफॉर्मर में सामान्य आवारा धारिता पुल की संवेदनशीलता को प्रभावित कर सकती है किंतु इसकी माप स्पष्टता को प्रभावित नहीं करती है।

इतिहास

चित्र 1: ब्लूमलीन का धारिता सेतु

टीआरए ब्रिज के आविष्कार का श्रेय एलन ब्लमलीन को उनके यूके पेटेंट 323037 (1929 में प्रकाशित) में दिया गया है। और पुल के इस वर्ग को कभी-कभी ब्लमलीन पुल के रूप में जाना जाता है चूँकि पुराने प्रकार के पुलों के लिंक देखे जा सकते हैं। ब्लूमलीन का पहला पेटेंट धारिता-मापने वाले ब्रिज के लिए था: चित्र 1 को पेटेंट के किसी एक डायग्राम से फिर से बनाया गया है।

बाद में अनुपात आर्म सिद्धांत को अधिक सामान्यतः इलेक्ट्रॉनिक घटकों के अन्य वर्गों और रेडियो आवृत्ति तक की आवृत्तियों पर प्रयुक्त किया गया था। ब्लमलीन स्वयं कई और संबंधित पेटेंटों के लिए उत्तरदाई थे। उन्होंने अपना पहला पुल ब्रिटिश कंपनी मानक टेलीफोन और केबल द्वारा नियोजित करते हुए बनाया था, जो परीक्षण उपकरणों का निर्माण नहीं करती थी। टीआरए पुल तब से कई विशेषज्ञ निर्माताओं द्वारा बनाए गए हैं, बूनटन रेडियो कॉर्पोरेशन, इलेक्ट्रो वैज्ञानिक उद्योग (पूर्व में ब्राउन इंजीनियरिंग और बीईसीओ), सामान्य रेडियो , मारकोनी उपकरण एच. डब्ल्यू. सुलिवन (अब मेगर ग्रुप लिमिटेड का भाग ) और वेन केर सम्मिलित हैं।

सिद्धांत

चित्र 2: ट्रांसफार्मर अनुपात आर्म ब्रिज का मूल सिद्धांत

दो ट्रांसफॉर्मर का उपयोग कर एक संभावित कॉन्फ़िगरेशन चित्र 2 में दिखाया गया है। (दो ट्रांसफॉर्मर सिग्नल स्रोत और नल संसूचक दोनों को मापा घटक से अलग करने की अनुमति देते हैं।) अज्ञात $Z_{x}$ और मानक $Z_{s}$ दोनों ही T1 द्वारा संचालित होते हैं, प्राथमिक को धारा फीड करते हैं। T2 का T2 प्राथमिक के दो भागो की घुमावदार भावना के कारण ये धाराएँ विरोधी चरण में हैं।

यदि $Z_{x}$ और $Z_{s}$ का मान समान है और उन्हें T1 पर एक ही टैप से फीड किया जाता है, तो विरोधी चरण धाराएं पूरी तरह से समाप्त हो जाती हैं और नल संसूचक संतुलन दिखाएगा। जब $Z_{x}$ और $Z_{s}$ असमान हों तो T1 द्वितीयक पर $Z_{s}$ को एक अलग टैप से जोड़कर संतुलन प्राप्त किया जा सकता है। उपयुक्त नलों से जुड़े दो या दो से अधिक मानकों का उपयोग करके एक ``संतुलन प्राप्त किया जा सकता है।``

चित्र 2 में $Z_{x}$ और $Z_{s}$ को एक घटक के रूप में दिखाया गया है। चित्र 3 चालन $G$ और अतिसंवेदनशील $B$ के लिए अलग-अलग मानकों को दिखाता है जिससे छोटी और साथ ही $Y_{x}$ की प्रमुख नियमो को हल किया जा सकता है। मानकों को T1 माध्यमिक पर निश्चित नल से जुड़े चर घटकों के रूप में दिखाया गया है किंतु चर नल से जुड़े निश्चित मानकों के साथ पुलों को समान रूप से बनाया जा सकता है।

अज्ञात घटक भी T1 माध्यमिक के साथ-साथ एक टैप पार्ट-वे से जुड़ा हो सकता है। साथ ही T1 द्वितीयक की दो भुजाओं पर घुमावों की संख्या आवश्यक रूप से समान नहीं है और इसी तरह T2 प्राथमिक पर भी इन विभिन्न विकल्पों के संयोजन निर्माण के महान लचीलेपन की प्रस्तुति करते हैं केवल मानकों की एक छोटी संख्या का उपयोग करते हुए मानो की एक विस्तृत श्रृंखला पर माप की अनुमति देते हैं - अनिवार्य रूप से प्रतिरोध या प्रवाहकत्त्व मान के प्रति महत्वपूर्ण आंकड़े और प्रतिक्रिया या संवेदनशीलता मान के प्रति महत्वपूर्ण आंकड़े है । .

चित्र 3: अलग चालकता और संवेदनशीलता मानकों के साथ ट्रांसफार्मर अनुपात आर्म ब्रिज

चित्र 3 में,संतुलन पर

$Y_{x}=Y_{s}{\frac {e_{s}n_{s}}{e_{x}n_{x}}}$

मानकों के मैन्युअल स्विचिंग द्वारा ब्रिज को संतुलित (शून्य) किया जा सकता है, किंतु ऑटोबैलेंस ब्रिज, जिसमें स्विचिंग पूर्ण या आंशिक रूप से स्वचालित है, भी बनाए जाते हैं।

विस्तृत उदाहरण

एक सार्वभौमिक टीआरए पुल का संचालन एक वास्तविक उत्पाद, वेन केर B221 पुल के आधार पर सबसे अच्छी तरह से समझाया गया है जो 1950 के दशक से है। इसमें वेक्यूम - ट्यूब वाल्व (वैक्यूम ट्यूब) विधि का उपयोग किया गया था। निम्नलिखित विवरण सरलीकृत है।

चित्र 4: वाइड-सीमा ट्रांसफार्मर अनुपात आर्म ब्रिज विस्तार से

पुल दो ट्रांसफार्मर (चित्र 4) पर आधारित है: T1 को वोल्टेज ट्रांसफार्मर के रूप में वर्णित किया गया है, और सामान्य विधि से सिग्नल स्रोत द्वारा संचालित होता है। T2, "वर्तमान ट्रांसफॉर्मर", परिपथ की दो भुजाओं की तुलना करता है - अज्ञात $Z_{x}$ और विभिन्न मानकों के लिए - और नल सूचक को ड्राइव करता है जो समायोज्य के साथ एक चरण-संवेदनशील सूचक का रूप लेता है संवेदनशीलता दो मैजिक आई ट्यूब को फीड करता है |

T1 माध्यमिक और T2 प्राथमिक P2a पर 1, 10, 100 और 1000 मोड़ पर नल दिखाए जाते हैं। चार-तरफ़ा चयनकर्ता स्विच दिखाए गए हैं, किंतु सात मापने वाले सीमा देने के लिए टैप चयन वास्तव में एक ही स्विच पर संयुक्त होते हैं। पूर्ण स्पष्टता पर पूर्ण मापदंड की सीमाएं (± 0.1% के रूप में निर्दिष्ट) सबसे कम संवेदनशील सीमा के लिए 100 MΩ, 11.1 pF और 10 kH हैं, और सबसे संवेदनशील सीमा के लिए 100 Ω, 11.1 µF और 10 mH हैं। प्रत्येक सीमा को कम स्पष्टता पर उच्च प्रतिरोध उच्च अधिष्ठापन या कम धारिता की दिशा में बढ़ाया जा सकता है। T1 द्वारा प्रयुक्त वोल्टेज $Z_{x}$ लगभग 30 V r.m.s है। सबसे कम संवेदनशील सीमा पर, दो सबसे संवेदनशील पर 30 mV पर है ।

$Z_{x}$ के प्रमुख और गौण घटकों के सबसे महत्वपूर्ण आंकड़े T1 के द्वितीयक पर प्रतिरोध मानक R_s1 और समाई मानक C_s1 को 0 से 10 में से किसी एक पर स्विच करके प्राप्त किए जाते हैं। दूसरा महत्वपूर्ण अंक R_s2 और C_s2 को उसी तरह बदलकर प्राप्त किया जाता है। तीसरे और चौथे महत्वपूर्ण अंक देने के लिए सतत ("वर्नियर") सूक्ष्म समायोजन R_s3 और C_s3 द्वारा प्रदान किया जाता है। R_s3 और C_s3 को T1 पर टैप 10 से जुड़ा हुआ दिखाया गया है, किंतु व्यवहार में ये दो मानक किसी भी सुविधाजनक टैप से जुड़े हो सकते हैं जैसा कि उनके मानो के लिए उपयुक्त है।

T2 पर प्राथमिक P2b दोनों ध्रुवों के 100-टर्न टैप प्रदान करता है। सकारात्मक और नकारात्मक नल के बीच धारिता मानकों को बदलना धारिता माप और अधिष्ठापन माप के बीच चयन करता है। इसी प्रकार प्रतिरोध मानक की ध्रुवता को विपरीत किया जा सकता है, जिससे सभी चार चतुर्भुजों में माप किए जा सकते है ।

ऊपर वर्णित मुख्य संतुलन नियंत्रणों के अतिरिक्त साधन के सामने के पैनल में प्रतिरोध और धारिता दोनों के लिए शून्य समायोजन है। तार-घाव प्रतिरोध मानकों के आगमनात्मक तत्वों को ट्रिमिंग संधारित्र द्वारा क्षतिपूर्ति दिया जाता है। इन सभी और अन्य ट्रिमिंग घटकों को चित्र 4 में छोड़ दिया गया है।

यह पुल विद्युत चालकता और संवेदनशीलता को समानांतर में मापता है। संवेदनशीलता पढ़ने को धारिता के रूप में प्रदर्शित किया जाता है और अधिष्ठापन की गणना एक पारस्परिक के रूप में की जानी चाहिए

$L_{x}={\frac {1}{\omega ^{2}C_{x}}}$

अंकगणित को सरल बनाने के लिए, पुल 1592 हर्ट्ज पर संचालित होता है ताकि ω^2, ,10⁸ s⁻² हो रीडिंग को श्रृंखला में प्रतिरोध और समाई में परिवर्तित किया जा सकता है। सबसे संवेदनशील सीमा पर लीड प्रतिरोध और अधिष्ठापन को ध्यान में रखते हुए रीडिंग को समायोजित किया जाना चाहिए।

बाहरी लिंक दो-, तीन- या चार-टर्मिनल मापन की अनुमति देता है। पारंपरिक घटक माप के अतिरिक्त पुल का उपयोग एटेन्यूएटर प्रदर्शन, ट्रांसफॉर्मर टर्न अनुपात और ट्रांसफॉर्मर स्क्रीनिंग की प्रभावशीलता को मापने के लिए भी किया जा सकता है। नियमो के अधीन एक घटक का इन-सीटू (इन-परिपथ ) माप संभव है। अतिरिक्त बाहरी घटकों के साथ एक ध्रुवीकरण वोल्टेज वाले संधारित्र या स्थायी प्रत्यक्ष प्रवाह वाले इंडक्टर्स को मापा जा सकता है।

एक वैकल्पिक कम-प्रतिबाधा एडाप्टर मापने की सीमा को परिमाण के अन्य चार आदेशों से नीचे की ओर बढ़ाता है जिससे पूर्ण मापदंड पर रीडिंग ±1% मूलभूत स्पष्टता पर 10 mΩ, 5 F और 1 µH तक कम हो जाती है।

यह भी देखें

• धारिता मीटर
• एलसीआर मीटर

अग्रिम पठन

Henry P. Hall, A History of Impedance Measurements, based on a draft for an unpublished book.