KWALIFIKACJA ELM3 - STYCZEŃ 2013

PYTANIE NR 21.
Rysunek przedstawia
Ilustracja przedstawia schemat mostka pomiarowego, który jest używany do współpracy z pojemnościowym czujnikiem przesunięcia.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Mostek pomiarowy jest typowym układem do zamiany niewielkich zmian parametru elementu (tu: pojemności czujnika przemieszczenia) na sygnał napięciowy. Odpowiedzi o "pomiarze napięcia AC" dotyczą innego celu, a "przetwarzanie AC na DC" opisuje raczej prostownik/detektor, nie sam mostek. Układ dla czujnika indukcyjnego ma inną zasadę pomiaru.

Pełne wyjaśnienie:

W torach pomiarowych z czujnikiem pojemnościowym przemieszczenia mierzona wielkość fizyczna (przesunięcie) powoduje zmianę pojemności elementu czujnikowego. Ponieważ zmiany pojemności bywają niewielkie, często stosuje się mostek pomiarowy, który porównuje gałęzie układu i zamienia zmianę pojemności na napięcie niezrównoważenia.

Odpowiedź "mostek pomiarowy do współpracy z pojemnościowym czujnikiem przesunięcia" pasuje do takiego zastosowania: mostek jest częścią kondycjonowania sygnału i pozwala uzyskać czuły, różnicowy sygnał zależny od zmiany pojemności (a więc od przemieszczenia).

Dlaczego pozostałe odpowiedzi nie pasują?

  • "mostek pomiarowy służący do pomiaru wartości napięcia przemiennego" – mostki pomiarowe kojarzą się przede wszystkim z pomiarem parametrów elementów (rezystancji/impedancji) lub z przetwarzaniem małych zmian tych parametrów na sygnał. Sam "pomiar napięcia AC" to zwykle rola woltomierza/toru pomiaru napięcia, a nie specyficznie mostka współpracującego z czujnikiem.
  • "mostek pomiarowy do współpracy z indukcyjnym czujnikiem zbliżeniowym" – czujnik indukcyjny bazuje na zmianach pola elektromagnetycznego/indukcyjności i ma inną typową elektronikę wejściową (oscylator, detekcja amplitudy/częstotliwości). To inna zasada niż czujnik pojemnościowy.
  • "układ przetwarzający napięcie zmienne na napięcie stałe" – to opis funkcji prostownika lub detektora/demodulatora. W torze czujnika pojemnościowego taki blok może występować, ale nie jest to to samo co mostek pomiarowy, który realizuje porównanie gałęzi i generuje sygnał niezrównoważenia.

Wskazówka egzaminacyjna: gdy na schemacie rozpoznajesz układ symetryczny/różnicowy z elementem czujnikowym w jednej z gałęzi, często jest to właśnie mostek służący do przetwarzania zmian parametru czujnika na napięcie.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Mostek pomiarowy to układ porównawczy złożony z kilku gałęzi, który w stanie równowagi daje małe (lub zerowe) napięcie wyjściowe, a po zmianie parametru jednego elementu generuje sygnał niezrównoważenia. Dzięki temu nadaje się do czułego pomiaru zmian rezystancji, impedancji lub pojemności.
Czujnik pojemnościowy zmienia swoją pojemność wraz z przemieszczeniem. Umieszczenie go w jednej z gałęzi mostka powoduje, że zmiana pojemności rozstraja układ i pojawia się napięcie wyjściowe zależne od przesunięcia. To ułatwia dalsze wzmocnienie i obróbkę sygnału w systemie mechatronicznym.
Pojemność "pracuje" dla prądu przemiennego: jej reaktancja zależy od częstotliwości i wartości pojemności. Wzbudzenie AC pozwala zamienić zmianę pojemności na mierzalną zmianę napięcia/prądu w układzie (np. w moście), a następnie sygnał można zdemodulować lub przefiltrować do postaci użytecznej.
Mostek pomiarowy służy do porównania gałęzi i wykrywania niezrównoważenia (czyli zmiany parametru elementu czujnikowego lub pomiarowego). Prostownik ma inną funkcję: zamienia napięcie/prąd przemienny na jednokierunkowy (DC). W praktyce oba bloki mogą wystąpić w jednym torze, ale pełnią różne role.
Najczęstsze pomyłki to uznanie każdego układu "z czterema elementami" za prostownik mostkowy albo utożsamienie mostka z pomiarem napięcia AC. Warto sprawdzać, czy w gałęziach są elementy pasywne/czujnikowe (mostek pomiarowy), czy diody i kierunek przewodzenia (prostownik).
Nie. Klasyczny mostek bywa symetryczny, ale w praktyce jedna gałąź może zawierać czujnik, a inne elementy mogą być dobrane do zakresu i czułości. Istotą jest porównanie gałęzi i możliwość zrównoważenia/skalibrowania, a nie idealna "identyczność" wszystkich elementów.
Czujnik pojemnościowy reaguje na zmianę pojemności (np. odległość, przenikalność dielektryczna), może wykrywać także materiały niemetaliczne. Indukcyjny bazuje na zjawiskach elektromagnetycznych i zwykle wykrywa metale. Różnią się też typowymi układami elektronicznymi wejścia i przetwarzania sygnału.
Gdy potrzebny jest bezstykowy pomiar niewielkich przemieszczeń lub detekcja zmian odległości, a obiekt może być przewodzący lub nieprzewodzący. W mechatronice spotyka się je m.in. w precyzyjnych układach pozycjonowania, kontroli bicia, drgań lub szczelin.
Najczęściej pojawia się wzmacniacz (często różnicowy/instrumentacyjny), filtracja, a przy wzbudzeniu AC także demodulacja/detekcja i konwersja do postaci dogodnej dla sterownika (np. wejście analogowe PLC lub przetwornik A/C). Dobór zależy od pasma i wymagań dokładności.
Szukaj symbolu kondensatora lub gałęzi opisanej jako pojemność zmienna oraz układu porównawczego (mostek) generującego sygnał niezrównoważenia. Jeśli widzisz diody w układzie mostkowym, to częściej prostownik. Jeśli widzisz elementy związane z cewką/oscylatorem, to częściej tor indukcyjny.
info

Około 51% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Mostek pomiarowy jest typowym układem do zamiany niewielkich zmian parametru elementu (tu: pojemności czujnika przemieszczenia) na sygnał napięciowy."

Źródła:

  • Wikipedia (PL): "Mostek pomiarowy" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Mostek_pomiarowy (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL): "Czujnik pojemnościowy" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Czujnik_pojemno%C5%9Bciowy (dostęp: 2026-03-02)
  • Wikipedia (PL): "Prostownik" – https://pl.wikipedia.org/wiki/Prostownik (dostęp: 2026-03-02)

Materiały:

  • Podręcznik z metrologii elektrycznej: mostki pomiarowe i metody pomiaru impedancji
  • Materiały dydaktyczne z mechatroniki: czujniki pojemnościowe i tory kondycjonowania sygnału
  • Noty aplikacyjne producentów czujników pojemnościowych (sekcja: conditioning/demodulation)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego