جسر السعة، وهو عنصر أساسي في الهندسة الكهربائية، هو أداة قوية لقياس السعة بدقة ملحوظة. يعمل على مبدأ مقارنة سعة غير معروفة بمعيار معروف، مستفيدًا من توازن الإشارات الكهربائية لتحقيق نتائجه.
فهم الدائرة:
يكمن قلب جسر السعة في تصميمه البسيط ولكنه فعال. يشكل فرعين نواة الدائرة:
فرع الدفع: يتكون هذا الفرع من مصدرين للجهد متناوبين موصلين على التوالي، مع توصيل النقطة المشتركة بينهما بالأرض. يؤدي هذا إلى إنشاء إشارة دفع متوازنة للجسر.
فرع القياس: يضم هذا الفرع سعتين موصلتين على التوالي بين طرفي مصدر الجهد. سعة واحدة هي معيار معروف (Cs)، بينما الأخرى هي السعة غير المعروفة (Cx) التي يتم قياسها.
يعد الكاشف عنصرًا أساسيًا في الدائرة. يقيس هذا الجهاز، الذي يُنفذ غالبًا باستخدام الأرض الظاهرية لمُضخم تشغيلي، التيار المتدفق بين النقطة المشتركة للمكثفات والأرض.
مبدأ التوازن:
يحقق جسر السعة قياساته من خلال استغلال مبدأ التوازن. عندما تكون السعات في فرع القياس متساوية (Cx = Cs)، لا يتدفق أي تيار عبر الكاشف، مما يشير إلى حالة توازن. ينشأ هذا التوازن من حقيقة أن الجهد عبر كل مكثف متطابق، مما يلغي أي فرق جهد من شأنه أن يدفع تيارًا عبر الكاشف.
عملية القياس:
لتحديد السعة غير المعروفة (Cx)، يتم ضبط الجسر حتى يتم تحقيق حالة التوازن. يتم إجراء هذا التعديل عادةً من خلال تغيير السعة المعروفة (Cs) حتى يشير الكاشف إلى عدم وجود تدفق تيار. بمجرد تحقيق التوازن، تكون قيمة Cx ببساطة مساوية للقيمة المعدلة لـ Cs.
التطبيقات:
يجد جسر السعة مكانه في مجموعة متنوعة من التطبيقات، خاصة في مجال أجهزة الاستشعار السعوية. تعتمد هذه الأجهزة على تغييرات السعة لاكتشاف المعلمات الفيزيائية مثل الضغط والإزاحة والمستوى أو القرب. يعتبر الجسر، بفضل حساسيته العالية لتغيرات السعة، مناسبًا تمامًا لقياس هذه التغيرات وتحويلها إلى قراءات ذات معنى.
مزايا جسر السعة:
الخلاصة:
جسر السعة أداة قيمة لقياس السعة بدقة وكفاءة. يجعله تصميمه البسيط، إلى جانب دقته العالية وتعدد استخداماته، أداة لا غنى عنها في العديد من المجالات، خاصة في مجال الاستشعار السعوي. قدرته على تحويل تغييرات السعة إلى بيانات يمكن تفسيرها بسهولة تفتح أبوابًا لمجموعة واسعة من التطبيقات، مما يعزز مكانته كحجر الزاوية في القياس الكهربائي.
Comments