Малый мост Витстона типа ММВ

Назначение

Индикатор сопротивления ММВ предназначен для технических измерений сопротивления постоянному току.

Разработчик: ?
Производитель: Государственный союзный завод №634, ныне это ООО «НПО «Электроточприбор».
Мост постоянного тока ММВ предположительно начали производить в 1949 году, прибор был утвержден и допущен к применению в СССР и соответственно внесен в Государственный реестр средств измерений 16 января 1950 года, а исключен из него в 1983 году.

Краткая историческая справка:
Мостовой метод измерения сопротивлений был предложен Самуэлем Хантером Кристи (Samuel Hunter Christie) в 1833 году, но в 1843 году метод был усовершенствован Чарльзом Уитстоном (Charles Wheatstone) и в дальнейшем одинарный измерительный мост стал называться мостом Уитстона (Витстона).

Конструкция и принцип действия

В литературе мост Витстона встречается под разными названиями: линейный измерительный мост Витстона, одинарный измерительный мост Витстона, малый измерительный мост Витстона, одинарный мост постоянного тока, индикатор сопротивления, реохордный измерительный мост.

Малый мост Витстона ММВ состоит из панели, на которой смонтированы все детали и узлы прибора, и черного карболитового корпуса.
Панель у первых выпусков приборов изготавливалась из текстолита, в дальнейшем её стали изготавливать из пластмассы. На панели индикатора сопротивления ММВ помещены:
- переключатель пределов с пятью катушками сопротивления – 0,5; 4,5; 45; 450 и 4500 Ом;
- реохорд с двумя ограничивающими сопротивлениями, используемыми для предотвращения возможного короткого замыкания батареи;
- нулевой гальванометр для определения равновесия;
- защитное сопротивление (15 Ом), которое необходимо в первый момент работы с мостом для предохранения гальванометра от броска тока;
- контакты кнопки включения батареи на время уравновешивания моста;
- клеммы для подключения батареи.

Рисунок 1. Общий вид и органы управления моста постоянного тока ММВ.
1 – зажимы для подключения измеряемого сопротивления; 2 – шкала гальванометра; 3 –формула для подсчета измеряемого сопротивления; 4 – ручка реохорда с лимбом; 5 – корпус; 6 – ручка рычажного переключателя пределов; 7 – кнопка включения батареи; 8 – головка корректора гальванометра.

У основания переключателя пределов по окружности расположены пять контактов катушек сопротивления, которые изготовлены из манганиновой проволоки и намотаны на карболитовых каркасах.
Гальванометр магнитоэлектрической системы  укреплен на левой стороне панели. Шкала гальванометра имеет деления 10 — 0 — 10 и надписи «мало» и «много».
Стрелка гальванометра ножевидной формы, окрашена в черный цвет.
Гальванометр имеет корректор, головка которого расположена на лицевой стороне корпуса, корректор служит для установки стрелки на нулевую отметку.
Время успокоения подвижной части гальванометра - не более 4 секунд.
На лицевой стороне корпуса малого моста Витстона ММВ размещены:
- ручка реохорда с лимбом;
- ручка рычажного переключателя пределов;
- стекло, сквозь которое видна шкала гальванометра со стрелкой;
- головка корректора гальванометра;
- кнопка для включения батареи;
- два зажима для присоединения измеряемого сопротивления.
На лимбе реохорда имеются деления от 0,5 до 50. Ручка реохорда насажена на ось, к нижней части которой укреплен ползунок в виде щетки, выполненный из бронзы.
Для струны реохорда применена константановая проволока, уложенная в канавке гетинаксового диска.
При повороте ручки реохорда вокруг оси ползунок плавно скользит по реохорду.
На ручке переключателя пределов выгравированы цифры: 0,1; 1; 10; 100; и 1000. Ручка насажена на ось, к нижней части которой прикреплена латунная щетка. При повороте переключателя щетка скользит по поверхности контактов катушек сопротивления.

Рисунок 2. Принципиальная электрическая схема индикатора сопротивления ММВ.
Г – гальванометр; Р – реохорд; Б – батарея; П – переключателя пределов; К – контакты кнопки включения батареи; Rх – подключаемое сопротивление.

Для четкой фиксации положения щетки на контактах используется фиксирующее устройство, состоящее из шариков с пружиной.
На лицевой стороне корпуса измерительного моста заодно с корпусом отлита электрическая формула для подсчета измеряемого сопротивления согласно делениям отсчета по шкале реохорда и положения переключателя пределов.
В нижней части корпуса моста имеется камера для размещения карманной сухой батареи типа  КБС-0,35 (элемент 3336) на 4,5 вольта, современное обозначение батареи 3R12, а в народе её называют «плоская» или «квадратная батарейка».
Мост ММВ также может питаться от наружного источника тока напряжением 4 – 4,5 вольта. Для этого в корпусе моста имеются прорези для проводов.
Основание корпуса моста закрывается двумя гетинаксовыми пластинами, при этом левая пластина меньшего размера крепится одним винтом для удобства замены батареи, а правая пластина крепится двумя винтами с чашками под пломбировку.

Рисунок 3. Шкала гальванометра малого измерительного моста Витстона ММВ.
1 – шкала 20 делений (10-0-10 и надписи «мало» и «много»); 2 – знак обозначения нормального рабочего положения прибора (горизонтальное); 3 - знак обозначения напряжения, которым испытана изоляция измерительной цепи относительно корпуса (0,5 кВ); 4 – знак обозначения вида измерительной системы (магнитоэлектрическая с подвижной рамкой); 5 – род измеряемого тока (постоянный); 6 – надпись «Сделано в СССР»; 7 – год выпуска (1972 г); 8 – тип моста (ММВ).

Порядок измерения сопротивления при помощи моста ММВ следующий:
1. Установить прибор горизонтально на ровную поверхность;
2. Подключить измеряемое сопротивление к зажимам;
3. Головкой корректора откорректировать нулевое положение стрелки гальванометра;
4. Установить переключатель пределов на ожидаемое сопротивление;
5. Нажать кнопку включения батареи и вращать рукоятку реохорда до тех пор, пока стрелка гальванометра не встанет на ноль, при этом если стрелка отклоняется в сторону слова «мало», ручку реохорда надо вращать по часовой стрелке, если стрелка отклоняется в сторону слова «много», ручку реохорда надо вращать против часовой стрелки, после этого отпустить кнопку включения батареи;
6. Найти значение измеряемого сопротивления путем умножения показания индекса переключателя пределов на показание шкалы реохорда.

Рисунок 4. Схема, поясняющая работу одинарного измерительного моста
R1, R2 – плечи отношения; R3 – плечо сравнения; Rх – измеряемое сопротивление; Г – гальвонометр; Б – батарея

Принцип работы малого моста Витстона типа ММВ.

Для измерения сопротивлений в приборе используется метод уравновешенного моста (нулевой метод).
Метод уравновешенного моста основан на принципе уравновешивания его сопротивлений, соединенных в замкнутый четырехугольник. Сопротивления, входящие в схему, называются плечами моста.
Два плеча R1 и R2 являются плечами отношения, плечо R3 является плечом сравнения, плечо Rх - измеряемое сопротивление.
В приборе ММВ плечи отношения представляют собой реохорд, а плечо сравнения – рычажный магазин образцовых сопротивлений, состоящий из пяти последовательно соединенных катушек сопротивления.
В одну из диагоналей моста включен нуль индикатор, а в другую - источник тока. В качестве нуль индикатора выступает гальвонометр Г, а в качестве источника тока - батарея Б.
В процессе измерения изменяя сопротивление образцового сопротивления R3 и меняя соотношение сопротивлений плеч R1 и R2, постепенно добиваются такого распределения токов в схеме, при котором ток в диагонали моста, содержащей гальванометр, станет равным нулю, такое положение называется положением равновесия моста.
Условием равновесия одинарного моста постоянного тока является равенство произведений сопротивлений противолежащих плеч: R1*R3=R2*Rx
Если известны сопротивления трех плеч, плеч отношения и плеча сравнения, то четвертое плечо, измеряемое сопротивление, определяется по формуле: Rx=R1/R2*R3

Краткие технические характеристики

Номинальное напряжение источника питания: 4,5 В
Пределы измерений:
- х 0,1 - от 0,05 до 5 Ом;
- х 1 - от 0,5 до 50 Ом;
- х 10 - от 5 до 500 Ом;
- х 100 - от 50 до 5000 Ом;
- х 1000 - от 500 до 50000 Ом
Погрешность измерений:
Для пределов измерения х1, х10, х100 вблизи средней точки шкалы реохорда (отметка «5») погрешность не превышает ± 1%, для остальных пределов измерения погрешность не превышает ±2% от измеряемой величины сопротивления.
Для пределов измерения х1, х10, х100 по обе стороны от средней точки шкалы реохорда до отметок «2» и «20» погрешность не превышает ± 5%, для остальных пределов измерения погрешность не превышает ± 15%.
Габариты: 65 х 110 х 200 мм (В х Ш х Д)
Вес: не более 1,1 кг

Дополнительная информация (источники информации)

1. Справочник по электроизмерительным и радиоизмерительным приборам. Том 1. Электроизмерительные приборы. Издание 3. Г.П. Шкурин. М.: ВИ МО СССР, 1960
2. Каталог. Мост Витстона малый типа ММВ. Л.: Центральное бюро технической информации, 1949 >> скачать
3. Мост постоянного тока типа ММВ. Внесен в Государственный реестр под №442-50 (pdf, 236 кБ) >> скачать
4. Мост переносный типа ММВ Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ЗПБ.454.014 ТО >> скачать