Co to jest mostek impedancyjny?

Nowoczesny mostek impedancyjny to urządzenie służące do pomiaru impedancji, pojemności lub indukcyjności. Dziadkiem uogólnionego mostka impedancyjnego jest mostek Wheatstone’a, obwód elektryczny opracowany przez Samuela Christie w 1833 roku i spopularyzowany jakieś dziesięć lat później przez Sir Charlesa Wheatstone’a. Mostki Wheatstone’a, z charakterystycznymi schematami obwodów w kształcie diamentu, wykorzystują dwa rezystory o stałej impedancji i rezystor o zmiennej oporności do pomiaru nieznanej impedancji czwartego rezystora.

Mostek Wheatstone’a jest urządzeniem prądu stałego (DC). Nowoczesne urządzenie można przełączać z prądu stałego na prąd przemienny (AC) iz powrotem. Zarówno mostek Wheatstone’a, jak i jego współczesny potomek, uogólniony mostek impedancyjny, działają na tej samej zasadzie, czyli równoważeniu obwodu elektrycznego. Podstawowa idea polega na tym, że jeśli obwód zawiera dwa rezystory o znanej wartości, rezystor zmienny i rezystor o nieznanej wartości mogą być użyte do określenia wartości nieznanego rezystora, a urządzenie pomiarowe zwane potencjometrem służy do ustalenia, kiedy rezystor zmienny osiągnął punkt równowagi dla obwodu. W postaci równania, R1/R2 = R(u)/Rvar gdzie R1 i R2 to rezystory o znanej wartości, R(u) to rezystor o nieznanej impedancji, a Rvar to rezystor zmienny z wyświetlaczem pokazującym jego impedancję w dowolnym punkcie w samą porę.

Nowoczesne mostki impedancyjne mają kilka obwodów. Jeden obwód prawdopodobnie będzie oryginalnym obwodem testowym, z odczytem w omach, znanym również jako omomierz. Inne obwody mogą zawierać różne kombinacje rezystorów, kondensatorów, cewek indukcyjnych i być może generator sygnału i źródło zasilania. Dzięki tym obwodom nowoczesny mostek impedancyjny może testować wiele urządzeń i obwodów elektrycznych, od rezystorów i kondensatorów po strojenie anteny. Obwody prądu przemiennego są nieco trudniejsze niż obwody prądu stałego, ponieważ obwód nie zrównoważy się, dopóki faza prądu przemiennego nie będzie taka sama po obu stronach mostka.

Potencjalnym problemem dla wrażliwych obwodów mostków prądu przemiennego jest to, że kondensatory mają tendencję do „upływu” prądu. Prąd błądzący z upływu kondensatora będzie generował nieprawidłowe odczyty w detektorze lub mierniku. Rozwiązaniem problemu jest dodanie tzw. obwodu uziemiającego Wagnera. Obwód uziemienia Wagnera jest uziemionym dzielnikiem napięcia zaprojektowanym tak, aby mieć stosunek napięcia i przesunięcie fazowe po każdej stronie mostka. Często istnieje przełącznik dwupozycyjny, aby umożliwić użytkownikowi potwierdzenie prawidłowego ustawienia obwodu, a gdy potencjometr zarejestruje zero w obu pozycjach przełącznika, gwarantowany jest odczyt bezbłędny.