व्हीटस्टोन पुल

"विज्ञान का दिल माप है", और माप के लिए पुल सर्किट का उपयोग सभी प्रकार के इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स पैरामीटर को खोजने के लिए किया जाता है। हमने इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स मापन और इंस्ट्रूमेंटेशन के कई पुलों के बारे में अध्ययन किया है। नीचे दी गई तालिका उनके उपयोगों के साथ अलग-अलग पुलों को दिखाती है:

क्र.सं.	पुल का नाम	निर्धारित करने के लिए पैरामीटर
१।	व्हीटस्टोन	एक अज्ञात प्रतिरोध को मापें
२।	एंडरसन	कुंडल के आत्म-प्रेरण को मापें
३।	दे-सौत	कैपेसिटेंस के बहुत छोटे मूल्य को मापना
४।	मैक्सवेल	एक अज्ञात अधिष्ठापन को मापें
५।	केल्विन	1 ओम से नीचे अज्ञात विद्युत प्रतिरोधों को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।
६।	वेन	प्रतिरोध और आवृत्ति के संदर्भ में समाई का मापन
।।	सूखी घास	उच्च मूल्य के अज्ञात प्रारंभ करनेवाला का मापन

यहां, हम अज्ञात प्रतिरोध की माप के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले व्हीटस्टोन पुल के बारे में बात करने जा रहे हैं । अब-एक-दिन डिजिटल मल्टीमीटर प्रतिरोध को सरल तरीके से मापने में मदद करता है। लेकिन इस पर व्हीटस्टोन पुल का लाभ मिलि-ओम की सीमा में प्रतिरोध के बहुत कम मूल्यों का माप प्रदान करना है।

व्हीटस्टोन पुल

सैमुअल हंटर क्रिस्टी ने 1833 में व्हीटस्टोन पुल का आविष्कार किया था और इस पुल को 1843 में सर चार्ल्स व्हीटस्टोन द्वारा सुधार और लोकप्रिय बनाया गया था। व्हीटस्टोन पुल एक पुल बनाने वाले चार प्रतिरोधों का परस्पर संबंध है । सर्किट में चार प्रतिरोधों को पुल के हथियार के रूप में संदर्भित किया जाता है। पुल का उपयोग दो ज्ञात प्रतिरोधक, एक चर रोकनेवाला और एक गैल्वेनोमीटर से जुड़े अज्ञात प्रतिरोध के मूल्य को खोजने के लिए किया जाता है। अज्ञात प्रतिरोध के मूल्य को खोजने के लिए परिवर्तनशील प्रतिरोधक को समायोजित करके गैल्वेनोमीटर पर विक्षेपण को शून्य बना दिया जाता है। इस बिंदु को व्हीटस्टोन पुल के संतुलन बिंदु के रूप में जाना जाता है।

व्युत्पत्ति

जैसा कि हम आंकड़ा में देख सकते हैं, आर 1 और आर 2 को प्रतिरोधक के रूप में जाना जाता है। R3 परिवर्तनशील प्रतिरोधक है और Rx अज्ञात प्रतिरोध है। पुल डीसी स्रोत (बैटरी) के साथ जुड़ा हुआ है।

अब यदि ब्रिज संतुलित स्थिति में है तो गैल्वेनोमीटर से प्रवाहित होने वाली कोई धारा नहीं होनी चाहिए और समान धारा I1 पूरी तरह से R1 और R2 को प्रवाहित करेगी। समान R3 और Rx के लिए जाता है, इसका मतलब है कि वर्तमान प्रवाह (I2) पूरी तरह से R3 है और Rx समान रहेगा। इसलिए नीचे अज्ञात प्रतिरोध मूल्य का पता लगाने के लिए गणना की जाती है जब पुल बैलेंस्ड स्थिति में होता है (बिंदु C और D के बीच कोई वर्तमान प्रवाह नहीं)।

V = IR (ओम के नियम से) VR1 = I1 * R1… समीकरण (1) VR2 = I1 * R2… समीकरण (2) VR3 = I2 * R3… समीकरण (3) VRx = I2 * Rx।.. समीकरण (4)

आर 1 और आर 3 में वोल्टेज ड्रॉप समान है और आर 2 और आर 4 पर वोल्टेज ड्रॉप भी संतुलित पुल की स्थिति में समान है ।

I1 * R1 = I2 * R3… समीकरण (5) I1 * R2 = I2 * Rx… समीकरण (6)

समीकरण (5) और समीकरण को विभाजित करने पर (6)

R1 / R2 = R3 / Rx Rx = (R2 * R3) / R1

तो, यहाँ से हमें Rx का मान मिलता है जो हमारा अज्ञात प्रतिरोध है और इसलिए यह है कि Wheatstone Bridge अज्ञात प्रतिरोध के मापन में कैसे मदद करता है।

ऑपरेशन

व्यावहारिक रूप से, परिवर्तनशील प्रतिरोध को समायोजित किया जाता है जब तक कि गैल्वेनोमीटर के माध्यम से करंट का मान शून्य नहीं हो जाता। उस बिंदु पर, पुल को संतुलित व्हीटस्टोन पुल कहा जाता है । गैल्वेनोमीटर के माध्यम से शून्य वर्तमान प्राप्त करना उच्च सटीकता देता है, क्योंकि चर प्रतिरोध में मामूली बदलाव संतुलन की स्थिति को बाधित कर सकता है।

जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, पुल R1, R2, R3 और Rx में चार प्रतिरोध हैं। जहाँ R1 और R2 अज्ञात अवरोधक हैं, R3 चर प्रतिरोध है और Rx अज्ञात प्रतिरोध है। यदि ज्ञात प्रतिरोधों का अनुपात समायोजित चर प्रतिरोध और अज्ञात प्रतिरोध के अनुपात के बराबर है, तो उस स्थिति में कोई भी वर्तमान गैल्वेनोमीटर के माध्यम से प्रवाह नहीं करेगा।

संतुलित स्थिति में,

आर 1 / आर 2 = आर 3 / आरएक्स

अब, इस बिंदु पर हमारे पास R1 , R2 और R3 का मान है , इसलिए उपरोक्त सूत्र से Rx का मान ज्ञात करना आसान है।

उपरोक्त स्थिति से, आरएक्स = आर 2 * आर 3 / आर 1

इसलिए, अज्ञात प्रतिरोध के मूल्य की गणना इस सूत्र के माध्यम से की जाती है, यह देखते हुए कि गैल्वेनोमीटर के माध्यम से वर्तमान शून्य है।

तो हमें उस बिंदु तक पोटेंशियोमीटर को समायोजित करने की आवश्यकता है जब सी और डी पर वोल्टेज बराबर होगा, उस स्थिति में बिंदु सी और डी के माध्यम से वर्तमान शून्य होगा और गैल्वेनोमीटर रीडिंग शून्य होगा, उस विशेष स्थिति में व्हीटस्टोन ब्रिज कहा जाएगा। संतुलित स्थिति । यह पूरा ऑपरेशन नीचे दिए गए वीडियो में समझाया गया है:

उदाहरण

आइए हम व्हीटस्टोन पुल की अवधारणा को समझने के लिए एक उदाहरण लेते हैं, क्योंकि हम पुल को संतुलित करने के लिए आरएक्स (अज्ञात प्रतिरोध) के लिए उचित मूल्य की गणना करने के लिए असंतुलित पुल लेते हैं। जैसा कि हम जानते हैं कि यदि बिंदु C और D पर वोल्टेज ड्रॉप का अंतर शून्य है तो पुल संतुलन की स्थिति में है।

सर्किट आरेख के अनुसार, पहले हाथ एडीबी के लिए, Vc = {R2 / (R1 + R2)} * Vs

उपरोक्त सूत्र में मान डालने पर, Vc = {80 / (40 + 80)} * 12 = 8 वोल्ट

दूसरे हाथ के लिए ACB, Vd = {R4 / (R3 + R4)} * Vs Vd = {120 / (360+ 120)} * 12 = 3 वोल्ट

तो, बिंदु C और D के बीच वोल्टेज का अंतर है:

Vout = Vc - Vd = 8 - 3 = 5 वोल्ट

यदि सी और डी के पार वोल्टेज ड्रॉप का अंतर सकारात्मक या नकारात्मक है (सकारात्मक या नकारात्मक असंतुलित होने की दिशा दिखाता है), यह दर्शाता है कि पुल असंतुलित है और इसे संतुलन बनाने के लिए हमें आर 4 के प्रतिस्थापन में प्रतिरोध के एक अलग मूल्य की आवश्यकता है।

सर्किट को संतुलित करने के लिए आवश्यक रोकनेवाला R4 का मान है:

R4 = (R2 * R3) / R1 (बैलेंस ब्रिज की स्थिति) R4 = 80 * 360/40 R4 = 720 ohm

इसलिए, पुल को संतुलित करने के लिए आवश्यक R4 का मान 720 R है, क्योंकि यदि पुल C और D के पार वोल्टेज ड्रॉप का अंतर शून्य है और यदि आप 720 resist के प्रतिरोधक का उपयोग कर सकते हैं तो वोल्टेज अंतर शून्य होगा।

अनुप्रयोग

• मुख्य रूप से मिलि-ओम की सीमा वाले अज्ञात प्रतिरोध के बहुत कम मूल्य को मापने में उपयोग किया जाता है।
• यदि व्हीटस्टोन ब्रिज के साथ एक वेस्टर का उपयोग करते हुए हम समाई, अधिष्ठापन और प्रतिबाधा जैसे कुछ मापदंडों के मूल्य की पहचान कर सकते हैं।
• ऑपरेशनल एम्पलीफायर के साथ व्हीटस्टोन ब्रिज का उपयोग करके यह तापमान, तनाव, प्रकाश आदि जैसे विभिन्न मापदंडों को मापने में मदद करता है।