ट्रांसफार्मर अनुपात आर्म ब्रिज

ट्रांसफॉर्मर रेशियो आर्म ब्रिज या टीआरए ब्रिज एक प्रकार का ब्रिज सर्किट है, जिसका इस्तेमाल अल्टरनेटिंग करंट|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, कैपेसिटर्स और इंडक्टर्स पर किया जा सकता है, मामूली और साथ ही प्रमुख शर्तों को मापता है, उदा। कैपेसिटर में श्रृंखला प्रतिरोध। यह संभवतः सबसे सटीक प्रकार का पुल उपलब्ध है, जो आवश्यक सटीकता 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 शामिल है। जैसे सभी ए.सी. पुलों, इसके लिए सिग्नल स्रोत और शून्य डिटेक्टर की आवश्यकता होती है। पुल के इस वर्ग की सटीकता एक या अधिक ट्रांसफार्मर पर घुमावों के अनुपात पर निर्भर करती है। एक उल्लेखनीय लाभ यह है कि लीड कैपेसिटेंस सहित ट्रांसफॉर्मर में सामान्य आवारा समाई, पुल की संवेदनशीलता को प्रभावित कर सकती है लेकिन इसकी माप सटीकता 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, हालांकि पुराने प्रकार के पुलों के लिंक देखे जा सकते हैं। ब्लूमलीन का पहला पेटेंट कैपेसिटेंस-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 आम तौर पर इलेक्ट्रॉनिक घटकों के अन्य वर्गों और रेडियो फ्रीक्वेंसी तक की आवृत्तियों पर लागू किया गया था। ब्लमलीन स्वयं कई और संबंधित पेटेंटों के लिए जिम्मेदार 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 ्स, एच. डब्ल्यू. सुलिवन (अब मेगर ग्रुप लिमिटेड का हिस्सा) और वेन केर शामिल हैं।

सिद्धांत

चित्र 2: ट्रांसफार्मर अनुपात आर्म ब्रिज का मूल सिद्धांत

दो ट्रांसफॉर्मर का उपयोग कर एक संभावित विन्यास चित्र 2 में दिखाया गया है। (दो ट्रांसफॉर्मर सिग्नल स्रोत और नल डिटेक्टर दोनों को मापा घटक से अलग करने की अनुमति देते हैं।) अज्ञात $Z_{x}$ और मानक $Z_{s}$ दोनों T1 द्वारा संचालित होते हैं, T2 के प्राथमिक को धाराएँ खिलाते हैं। T2 प्राथमिक के दो हिस्सों की घुमावदार भावना के कारण, ये धाराएँ चरण (तरंगों) # चरण अंतर में हैं।

अगर $Z_{x}$ और $Z_{s}$ समान मान रखते हैं और T1 पर एक ही नल से खिलाए जाते हैं, एंटीफेज धाराएं पूरी तरह से रद्द हो जाती हैं और नल डिटेक्टर संतुलन दिखाएगा। कब $Z_{x}$ और $Z_{s}$ असमान हैं, संतुलन को जोड़कर संपर्क किया जा सकता है $Z_{s}$ T1 सेकेंडरी पर एक अलग टैप पर। उपयुक्त नलों से जुड़े दो या दो से अधिक मानकों का उपयोग करके एक सटीक संतुलन प्राप्त किया जा सकता है।

अंजीर। 2 दिखाता है $Z_{x}$ और $Z_{s}$ एकल घटकों के रूप में। चित्र 3 आचरण के लिए अलग-अलग मानक दिखाता है $G$ और आशंका $B$, की छोटी और साथ ही प्रमुख शर्तों की अनुमति देता है $Y_{x}$ हल किया जाना है।मानकों को T1 माध्यमिक पर निश्चित नल से जुड़े चर घटकों के रूप में दिखाया गया है, लेकिन 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 पेशकश करते हैं, केवल मानकों की एक छोटी संख्या का उपयोग करते हुए मूल्यों की एक विस्तृत श्रृंखला पर माप की अनुमति देते हैं - अनिवार्य रूप से प्रतिरोध या प्रवाहकत्त्व मूल्य के प्रति महत्वपूर्ण आंकड़े और प्रतिक्रिया या संवेदनशीलता मूल्य के प्रति महत्वपूर्ण आंकड़े। .

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, लेकिन ऑटोबैलेंस ब्रिज, जिसमें स्विचिंग पूर्ण या आंशिक रूप से स्वचालित है, भी बनाए जाते हैं।

विस्तृत उदाहरण

एक सार्वभौमिक टीआरए पुल का संचालनएक 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) तकनीक का इस्तेमाल किया गया था। निम्नलिखित विवरण सरलीकृत है।

चित्र 4: वाइड-रेंज 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 तरीके से सिग्नल स्रोत द्वारा संचालित होता है। T2, वर्तमान ट्रांसफार्मर, सर्किट की दो भुजाओं की तुलना करता है - अज्ञात के लिए $Z_{x}$ और विभिन्न मानकों - और अशक्त डिटेक्टर को ड्राइव करता है, जो लॉक-इन एम्पलीफायर का रूप लेता है। समायोज्य संवेदनशीलता के साथ चरण-संवेदनशील डिटेक्टर, दो मैजिक आई ट्यूब को खिलाता 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, लेकिन सात मापने वाले रेंज देने के लिए टैप चयन वास्तव में एक ही स्विच पर संयुक्त होते हैं। पूर्ण सटीकता पर पूर्ण पैमाने की सीमाएं (± 0.1% के रूप में निर्दिष्ट) सबसे कम संवेदनशील रेंज के लिए 100 MΩ, 11.1 pF और 10 kH हैं, और सबसे संवेदनशील रेंज के लिए 100 Ω, 11.1 µF और 10 mH हैं। प्रत्येक सीमा को कम सटीकता पर उच्च प्रतिरोध, उच्च अधिष्ठापन या कम समाई की दिशा में बढ़ाया जा सकता है। T1 द्वारा लागू वोल्टेज $Z_{x}$ लगभग 30 V r.m.s है। सबसे कम संवेदनशील सीमा पर, दो सबसे संवेदनशील पर 30 mV।

के प्रमुख और मामूली घटकों के सबसे महत्वपूर्ण आंकड़े $Z_{x}$ प्रतिरोध मानक R को स्विच करके प्राप्त किया जाता है_s1 और समाई मानक सी_s1 T1 के द्वितीयक पर 0 से 10 में से किसी एक पर टैप करें। दूसरे महत्वपूर्ण अंक R स्विच करके प्राप्त किए जाते हैं_s2 और सी_s2 उसी तरह से। तीसरे और चौथे महत्वपूर्ण अंक देने के लिए निरंतर (वर्नियर) सूक्ष्म समायोजन आर द्वारा प्रदान किया जाता है_s3 और सी_s3. आर_s3 और सी_s3 T1 पर टैप 10 से जुड़े हुए दिखाए गए हैं, लेकिन व्यवहार में ये दो मानक किसी भी सुविधाजनक टैप से जुड़े हो सकते हैं, जैसा कि उनके मूल्यों के लिए उपयुक्त है।

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

ऊपर वर्णित मुख्य संतुलन नियंत्रणों के अलावा, साधन के सामने के पैनल में प्रतिरोध और समाई दोनों के लिए शून्य समायोजन है। तार-घाव प्रतिरोध मानकों के आगमनात्मक तत्वों को ट्रिमिंग कैपेसिटर द्वारा मुआवजा 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 समाई 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, ब्रिज 1592 हर्ट्ज पर संचालित होता है ताकि ω² 10 है⁸ स^{-2</सुप>. रीडिंग को श्रृंखला में प्रतिरोध और समाई में परिवर्तित किया जा सकता है। सबसे संवेदनशील रेंज 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 अलावा, पुल का उपयोग एटेन्यूएटर प्रदर्शन, ट्रांसफॉर्मर टर्न अनुपात और ट्रांसफॉर्मर स्क्रीनिंग की प्रभावशीलता को मापने के लिए भी किया जा सकता है। शर्तों के अधीन, एक घटक का इन-सीटू (इन-सर्किट) माप संभव है। अतिरिक्त बाहरी घटकों के साथ, एक ध्रुवीकरण वोल्टेज वाले कैपेसिटर 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 पैमाने पर रीडिंग ±1% बुनियादी सटीकता पर 10 mΩ, 5 F और 1 µH तक कम हो जाती है।

यह भी देखें

• समाई मीटर
• एलसीआर मीटर

अग्रिम पठन

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