![\"\"](\"http:\/\/crowave.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2024\/06\/impedance_bridge_ib2_01.jpg\")
<\/a><\/p>\n <\/p>\n Tvrtka Heathkit osnovana je 1926. godine te posluje i danas, a kroz \u010ditavo razdoblje poznata je po prodaji elektroni\u010dkih setova elemenata (KIT kompleta) iz kojih su kupci samostalno sklapali elektroni\u010dke ure\u0111aje. KIT kompleti tvrtke Heathkit uklju\u010duju mjerne, ispitne i testne instrumente za elektroniku, zatim audio, radio i TV ure\u0111aje, robote, ra\u010dunala i drugo. Tvrtka je KIT komplete proizvodila u razdoblju 1947. \u2013 1992. godine, a nakon toga se prebacila na proizvodnju edukacijske opreme i senzora pokreta za kontrolu rasvjete. Posao sa senzorskom rasvjetom je 2000. godine prodan, a 2011. godine Heathkit je ponovno poku\u0161ao pokrenuti posao sa KIT elektroni\u010dkim kompletima, no ve\u0107 idu\u0107e godine progla\u0161en je bankrot. Nakon toga dolazi do promjene vlasni\u0161tva, reorganizacije i rekonstrukcije tvrtke tako da od 2018. godine tvrtka Heathkit ponovno nudi internetsku prodaju \u0161irokog spektra razli\u010ditih KIT elektroni\u010dkih kompleta te komponenti i pribora za elektroniku.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Impedance Bridge IB-2 omogu\u0107uje pet vrsti mjerenja:<\/p>\n To\u010dnost mjerenja je u granicama \u00b13% za mjerenje otpora i kapaciteta, \u00b110% za mjerenje induktiviteta i \u00b120% za mjerenje faktora gubitaka i dobrote.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Za mjerenje otpora se koristi Wheatstone most, za mjerenje kapaciteta i faktora gubitaka kondenzatora koristi se mjerni most na principu usporedbe sa serijskim spojem otpornika i kondenzatora poznatih vrijednosti, za mjerenje induktiviteta faktora dobrote ispod 10 koristi se Maxwellov most, a za mjerenje induktiviteta faktora dobrote iznad 10 koristi se Hayov most.<\/p>\n Wheatstone most za mjerenje otpora se napaja internim istosmjernim naponom, a svi ostali mostovi izmjeni\u010dnim naponom preko internog sinusnog generatora frekvencije 1 kHz. Tako\u0111er, za preciznija mjerenja mogu\u0107e je koristiti pogodne vanjske izvore napajanja mostova preko priklju\u010dnice EXT. GEN. (vi\u0161i istosmjerni naponi za Wheatstone most i razli\u010dite frekvencije za L i C mjerenja). Jednako tako za finija mjerenja mogu\u0107e je na priklju\u010dnicama EXT. DET. koristiti neki osjetljiviji vanjski galvanometar.<\/p>\n Impedance Bridge IB-2 ima \u010detiri mjerne skale. Desno je CLR skala koju \u010dini kombinacija sklopke sa podjelama od 0 do 9 i potenciometra sa podjelama od 0 do 1 (najmanja podjela 0,01). Time se prakti\u010dno dobiva raspon vrijednosti od 0 do 10 sa fino\u0107om od 0,01. Ovom skalom se mjere C, L i R vrijednosti koje se mno\u017ee ovisno o opsegu odabranom sklopkom MULTIPLY. Lijevo je potenciometar sa dvije skale kojima se mjere faktori gubitaka i dobrote (D i Q). Skale su sa podjelama 0 do 10 i 10 do 1000, a odabir skale se vr\u0161i sklopkom SCALE\/RANGE.<\/p>\n Mo\u017eemo vidjeti da bi se teoretski ovdje mogao izmjeriti otpor od 1 m\u2126 (0,01 x 0,1 \u2126) no za to ipak postoje prakti\u010dna ograni\u010denja jer niz faktora mo\u017ee utjecati na precizno mjerenje tako malih otpora. To su u prvom redu prijelazni otpori na samim mjernim spojevima, unutra\u0161nji otpori mjernih \u017eica, unutra\u0161nji otpor mjernog mosta i drugi parazitski otpori koje je potrebno na neki na\u010din kompenzirati. Iako se Wheatstone mostom teoretski mogu mjeriti i vrlo mali otpori njegova prakti\u010dna izvedba za takva mjerenja iz navedenih razloga mora biti specifi\u010dna (4-\u017ei\u010dno povezivanje kako otpor mjernih \u017eica ne bi utjecao na mjerenje), a i tada je te\u0161ko dobiti zadovoljavaju\u0107u osjetljivost mjernog mosta, pogotovo ako se ne koristi osjetljivi galvanometar (nul-metar) i dovoljno visok napon napajanja mosta. Za mjerenje vrlo malih otpora redovito se koristi Thomsonov mjerni most.<\/p>\n Za mjerenje kapaciteta i induktiviteta mogu se koristiti razli\u010dite metode i razli\u010diti mjerni mostovi napajani izmjeni\u010dnom strujom. Naj\u010de\u0161\u0107e kori\u0161ten most za mjerenje kapaciteta je komparacijski most sa serijskim spojem otpornika i kondenzatora u jednoj mjernoj grani, a za mjerenje induktiviteta se naj\u010de\u0161\u0107e koristi Maxwellov most (ponegdje se naziva Maxwell-Wienov most). Me\u0111utim, za mjerenje zavojnica sa visokim faktorom dobrote pogodniji je Hayov most jer bi za takvo mjerenje otpornik u jednoj grani Maxwellovog mosta morao imati neprakti\u010dno veliku vrijednost. Upravo ovi mostovi se koriste i u na\u0161em mjera\u010du Impedance Bridge IB-2.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Kod mjera\u010da kapaciteta i induktiviteta treba biti svjestan \u010dinjenice da takvi ure\u0111aji ne mjere izravno kapacitet ili induktivitet, nego mjere induktivni ili kapacitivni otpor, odnosno slo\u017eenu impedanciju elementa koja se sastoji od kapacitivne, induktivne i omske komponente. Niti jedan otpornik, kondenzator ili zavojnica ne mo\u017ee realno biti konstruiran potpuno idealno tako da sadr\u017ei samo \u010distu R, L ili C komponentu. Svi ti elementi sadr\u017ee kompleksnu impedanciju koja se osim od nazivne sastoji i odre\u0111enog dijela druge dvije (parazitske) komponente. Tako se stvarni kondenzator ne pona\u0161a samo kao kapacitet ve\u0107 sadr\u017ei i odre\u0111ene parazitske otpore i induktivitete.\u00a0 Jednako tako stvarna zavojnica se ne pona\u0161a samo kao \u010disti induktivitet ve\u0107 sadr\u017ei odre\u0111ene parazitske otpore i kapacitete. Otpornik na istosmjernoj struji pokazuje samo radni otpor, no u izmjeni\u010dnom strujnom krugu tako\u0111er do izra\u017eaja dolaze i njegove kapacitivne i induktivne komponente. Te ne\u017eeljene (parazitske) komponente se mogu do odre\u0111ene mjere smanjiti posebnim konstrukcijama elemenata, no nikad se ne mogu u potpunosti izbje\u0107i.<\/p>\n Teoretski, kapacitet kondenzatora i induktivitet zavojnice ne ovise o frekvenciji ako ih zami\u0161ljamo kao savr\u0161ene elemente. Me\u0111utim, s obzirom da svaka ta komponenta prakti\u010dno pokazuje svoju kompleksnu impedanciju, koja svakako ovisi o frekvenciji, onda i prakti\u010dno mjerenje kapaciteta i induktiviteta ovisi o frekvenciji. Ukoliko imate neki noviji RLC metar sa mogu\u0107nosti izbora vi\u0161e mjernih frekvencija, svakako ste primijetili kako \u0107e instrument na razli\u010ditim frekvencijama pokazati razli\u010dite vrijednosti kapaciteta ili induktiviteta istog elementa, koje se na pojedinim frekvencijama mogu i znatno razlikovati. Ovome su razlog upravo te parazitske reaktancije. Da stvar bude gora, na odre\u0111enoj frekvenciji se posti\u017ee rezonancija kapacitivne komponente sa parazitskom induktivnom komponentom kod kondenzatora, odnosno induktivne komponente sa parazitskim kapacitetom kod zavojnice. Oko te frekvencije onda mjerene vrijednosti naglo rastu prvo u jednom smjeru reaktancije, na to\u010dnoj rezonantnoj frekvenciji vrijednost pada na nulu, a zatim slijedi rast vrijednosti u drugom suprotnom smjeru reaktancije (kondenzator se prikazuje kao zavojnica). Mo\u017eemo re\u0107i da kapacitet kondenzatora i induktivitet zavojnice ovise isklju\u010divo o upotrijebljenim materijalima i fizi\u010dkoj izvedbi istih te ne ovisi o frekvenciji, no kod mjerenja tih vrijednosti ne mo\u017ee se izbje\u0107i stvarna kompleksna impedancija tih elemenata koja svakako ovisi o frekvenciji.<\/p>\n Nazivni kapacitet (ili induktivitet) koji pi\u0161e na elementu stoga prakti\u010dno gledano predstavlja tu vrijednost na odre\u0111enoj mjernoj frekvenciji. Proizvo\u0111a\u010di na komponente ne otiskuju vrijednosti ispitnih napona jer su te vrijednosti uglavnom standardizirane iako naravno svaki proizvo\u0111a\u010d za neke specifi\u010dne slu\u010dajeve mo\u017ee odrediti svoj standard. Tako se za kondenzatore do 1 nF uzima ispitna frekvencija od 1 MHz, a za kondenzatore 1 nF do 10 \u00b5F ispitna frekvencija je 1 kHz. Za elektrolitske kondenzatore iznad 10 \u00b5F ispitna frekvencija je 120 Hz. Osim adekvatne frekvencije potrebno je osigurati i adekvatnu amplitudu mjernog napona kako bi se osigurala dovoljna struja za svladavanje mogu\u0107e vrlo niskih impedancija pojedinih elemenata. Amplitude mjernih napona se kre\u0107u u rasponu 0,5 – 5 Vrms. Sve ovo su orijentacione vrijednosti i za to\u010dno mjerenje je potrebno poznavati specifikacije i uvjete mjerenja koje propisuje proizvo\u0111a\u010d, a tako\u0111er je potrebno i dobro poznavati vlastiti RLC mjera\u010d glede njegovih mogu\u0107nosti, ograni\u010denja, tolerancija i zadanih uvjeta mjerenja.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Na\u0161 Impedance Bridge IB-2 ima samo jednu mjernu frekvenciju od 1 kHz i podesivu amplitudu mjernog napona pomo\u0107u potenciometra GEN. LEVEL. Za elemente \u010dije vrijednosti su tvorni\u010dki deklarirane za druge mjerne frekvencije moramo koristiti vanjske generatore te frekvencije (EXT. GEN.) kako bi mjerenje bilo usporedivo. Za mjerenje se koriste mostovi sastavljeni od R i C elemenata koji \u0107e biti u ravnote\u017ei samo ako su amplitude i faze impedancija u granama mosta u ravnote\u017ei. Jednostavno obja\u0161njeno, promjenjivim elementima mosta mijenjamo RLC vrijednosti dok ne prona\u0111emo one vrijednosti pojedina\u010dnih elemenata kompleksne impedancije koje odgovaraju onima na elementu kojeg mjerimo. U praksi se uvijek gleda da ti promjenjivi elementi mjernog mosta budu otpornici jer je lak\u0161e na\u0107i (izraditi) precizne otpornike nego kondenzatore i zavojnice, a tako\u0111er je i konstrukcija potenciometra puno jednostavnija od promjenjivih zavojnica i kondenzatora. Tako su i kod na\u0161ih mjernih mostova promjenjivi elementi samo otpornici.<\/p>\n Elektroni\u010dka shema sadr\u017ei puno slo\u017eenih sklopki te je te\u0161ko uo\u010diti pojedina\u010dne krugove za svaku vrstu mjerenja. Za po\u010detak \u0107emo izdvojiti sheme napajanja mjernih mostova i sheme detektorskog kruga sa nul-metrom.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Impedance Bridge IB-2 sadr\u017ei \u010detiri elektronske cijevi: dvije pentode 1U4 i 1L4 rade u krugu oscilatora izmjeni\u010dnog napona 1 kHz za napajanje izmjeni\u010dnih mjernih mostova, a druge dvije pentode 1U4 i 1L4 rade u krugu mjernog poja\u010dala za galvanometar (nul-metar).<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Mre\u017eni transformator ima dva sekundarna namotaja: preko jednog se osigurava anodni napon za elektronske cijevi (max 110 V), a preko drugog napon grijanja elektronskih cijevi (1,4 V \/ 50 mA). Taj napon se tako\u0111er koristi za kontrolnu lampicu (PILOT) i napajanje istosmjernog mjernog mosta. Grija\u010di po dvije elektronke spojeni su u seriju tako da ova linija daje napon od cca 2,8 V. Kao \u0161to se vidi na tvorni\u010dkoj shemi, anodni napon se ispravlja preko jedne diode, a napon od 2,8 V se ispravlja preko mosnog diodnog ispravlja\u010da.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Izmjeni\u010dni napon za napajanje mosta dobiva se iz posebnog oscilatora sa pentodom 1U4 (RC oscilator sa pomakom faze) i pentodom 1L4 (izlazno poja\u010dalo). Fino pode\u0161avanje frekvencije mo\u017ee se ugoditi trimer-kondenzatorom od 330 pF. Sinusni napon frekvencije 1 kHz uvodi se na mjerne mostove preko posebnog transformatora, a omjer transformacije se mijenja na primarnom namotaju ovisno o odabranom mjernom opsegu (MULTIPLY).<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Detektorski, odnosno mjerni krug mo\u017ee se konfigurirati na \u010detiri na\u010dina. Za izmjeni\u010dne mostove se koristi izmjeni\u010dno mjerno poja\u010dalo sa pentodama 1U4 i 1L4 te ispravlja\u010dka dioda (AC INT.), dok se za istosmjerni most ovo poja\u010dalo ne koristi. Kod mjerenja otpora preko istosmjernog mosta instrument je izravno spojen na most (DC METER), no za po\u010detno uga\u0111anja mosta paralelno instrumentu se spaja shunt otpornik od 2,2 \u2126 kako bi se instrument za\u0161titio od prevelike struje dok je most daleko izvan ravnote\u017ee (DC SHUNT). Za sva mjerenja je umjesto internih napajanja mogu\u0107e koristiti i neko vanjsko istosmjerno, odnosno izmjeni\u010dno napajanje (AC EXT.).<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Mjerni mostovi se preko sklopki konfiguriraju od RC elemenata ovisno o vrsti mjerenja.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Kondenzatori sa dielektrikom od tinjca ili liskuna (mica) koriste se jo\u0161 od sredine 19. stolje\u0107a. Tinjac ima dobru dielektri\u010dna i mehani\u010dka svojstva te omogu\u0107uje izradu kvalitetnih kondenzatora za visoke frekvencije. Zbog nesta\u0161ice ili visoke cijene liskuna razvili su se kondenzatori sa kerami\u010dkom ili papirnatom izolacijom.<\/p>\n Na slici lijevo su “MICAMOLD” kondenzatori u ku\u0107i\u0161tu od lijevanog bakelita. Naziv MicaMold sugerira da se radi o liskunskim kondenzatorima, no ovi kondenzatori su upravo razvijeni kako zamjena za liskunske kondenzatore, tijekom 2. svjetskog rata kad je vladala nesta\u0161ica liskuna. Stoga neki tipovi kondenzatora pod tim nazivom ne sadr\u017ee liskunski ve\u0107 papirnati dielektrik. Op\u0107enito se smatra da MicaMold kondenzatori manjeg kapaciteta (do nekoliko nF) stvarno sadr\u017ee tinjac, a oni ve\u0107eg kapaciteta imaju dielektrik od papira.<\/p>\n Na slici desno je primjerak preciznog siver-mica kondenzatora (srebrni tinjac, srebrni liskun) ameri\u010dkog proizvo\u0111a\u010da L.E.M. Kod ovih kondenzatora tinjac je sa obje strane presvu\u010den srebrom. Ovakav tip kondenzatora razvila je Dubilier Condenser Company 1920. godine. To je vrlo kvalitetan kondenzator i u na\u0161em slu\u010daju se nalazi u mostu za mjerenje kapaciteta i gubitaka kondenzatora.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n Kondenzatori ameri\u010dkih proizvo\u0111a\u010da Magnavox i Astron. Ovakvi kondenzatori iz 1950\/60-tih godina su i danas tra\u017eeni za restauracije starih ure\u0111aja, posebice za audio poja\u010dala kod kojih audiofili \u017eele sa\u010duvati originalni zvuk. Ovdje ne\u0107emo ulaziti u raspravu da li se stvarno mo\u017ee osjetiti razlika u zvuku zbog zamjene starog kondenzatora nekim modernim ekvivalentom. No \u010dinjenica je da bilo kakva promjena kondenzatora neminovno nosi za sobom i neke razlike u kapacitetu (standardne tolerancije), a svakako i razlike u slo\u017eenim impedancijama (ekvivalentni otpor i induktivna reaktancija) koje se mijenjaju du\u017e audio frekvencijskog opsega. To se onda mo\u017ee odraziti na linearnost frekvencijske karakteristike \u0161to \u0107e dobro uho mogu\u0107e zamijetiti u boji izlaznog zvuka.<\/p>\n <\/p>\n <\/p>\n<\/a><\/p>\n
\n\n
<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n
\n
\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n<\/a>Pentode 1U4 i 1L4 ameri\u010dkih proizvo\u0111a\u010da General Electric i Tung-Sol. \u00a0\u00a0<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Autotransformator 220\/110 V i mre\u017eni transformator 110 V na 120 V i 5,35 V. Mre\u017eni dio mo\u017ee biti razli\u010dito izveden kod razli\u010ditih ina\u010dica ure\u0111aja. Ponegdje je ugra\u0111en jedan mre\u017eni transformator sa dva primarna namotaja koje je mogu\u0107e spojiti za mre\u017eni napon od 110 ili 220 V. Tako\u0111er i sekundarni namotaji mogu davati razli\u010dite napone koji se onda dalje reguliraju otpornicima. \u00a0\u00a0<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Slika lijevo: Siemensov mosni selenski ispravlja\u010d (30 V \/ 250 mA) za liniju 2,8 V (grijanje elektronskih cijevi, pilot kontrolna \u017earuljica i napajanje istosmjernog mjernog mosta) zamijenjen je sa \u010detiri poluvodi\u010dke diode. Slika desno: Rani model silicijske ispravlja\u010dke diode za liniju 120 V (anodni naponi).<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Transformator za napajanje izmjeni\u010dnih mjernih mostova.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Kao ispravlja\u010dka (detektorska) dioda za mjerni instrument koristi se neki tip suhog ispravlja\u010da, mogu\u0107e sirutor (ina\u010dica bakar-oksidnog ispravlja\u010da) ili manje vjerojatno selenski ispravlja\u010dki element (vidi objavu Multimetar Normameter GW Ohm<\/a>). Otisnuta oznaka je “Bradley Labs, Inc – USA”.<\/span><\/em><\/p>\n
\n<\/a>Elektroni\u010dka shema Wheatstone mjernog mosta za mjerenje otpora. Otpornici u dvije grane mosta (promjena mjernih opsega) ovdje se mijenjanju paralelno. Postoji vrlo puno prakti\u010dnih izvedbi Wheatstone mjernog mosta, a te\u017ei se naravno tome da se uz upotrebu \u0161to manje preciznih otpornika, preklopnika i drugih komponenti dobije \u0161to \u0161iri i \u0161to precizniji raspon mjerenja.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Most za mjerenje kapaciteta i gubitaka kondenzatora. Ovo je naj\u010de\u0161\u0107e prakti\u010dno kori\u0161ten mjerni most za tu namjenu. Potenciometrima R3 uga\u0111a se fazni pomak, odnosno mjeri kut gubitaka kondenzatora.<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Maxwellov (Maxwell-Wienov) most naj\u010de\u0161\u0107i je tip mosta za mjerenje induktiviteta i faktora dobrote zavojnica. Kad bi promjenjivi elementi bili C1 i R1 onda bi uga\u0111anje ovih elementa bilo me\u0111usobno neovisno \u0161to bi olak\u0161alo tra\u017eenje ravnote\u017ee mosta. Me\u0111utim, iz prakti\u010dnih razloga ovdje se mijenjanju elementi R1, R2 i R3 i time onda nisu zadovoljeni uvjeti neovisnog uga\u0111anja. Mogu\u0107nost dobrog uga\u0111anja dobiva se kad je faktor dobrote (\u03c9Lx\/Rx) ve\u0107i od 1. \u00a0\u00a0\u00a0<\/span><\/em><\/p>\n<\/a>Za mjerenje zavojnica sa visokim faktorom dobrote (Q) pogodniji je Hayov most jer bi za takvo mjerenje otpornik u jednoj grani Maxwellovog mosta morao imati neprakti\u010dno veliku vrijednost. Iz formula vidimo da ovdje frekvencija napajanja mosta ima utjecaj na odre\u0111ivanje Lx i Rx \u0161to nije bio slu\u010daj kod ostalih mostova. Me\u0111utim, ako se ovaj most koristi samo za mjerenje induktiviteta sa visokim Q faktorom onda to\u010dno poznavanje frekvencije nije nu\u017eno jer je vrijednost 1\/Q2<\/sup> iz nazivnika formule za Lx zanemarivo prema jedinici. I ovdje se zbog prakti\u010dnih razloga ne uga\u0111a C1, ve\u0107 R1, R2 i R3. \u00a0<\/span><\/em><\/p>\n
\n<\/a><\/p>\n<\/a><\/p>\n