الاستشعار رباعي الأطراف

في الهندسة الكهربائية ، تُعدّ تقنية الاستشعار رباعي الأطراف ( 4T )، أو الاستشعار بأربعة أسلاك ، أو طريقة المجسات رباعية النقاط ، أسلوبًا لقياس المعاوقة الكهربائية ، حيث تستخدم أزواجًا منفصلة من الأقطاب الكهربائية الحاملة للتيار والمستشعرة للجهد ، مما يُتيح قياسات أكثر دقة من تقنية الاستشعار ثنائي الأطراف (2T) الأبسط والأكثر شيوعًا. تُستخدم تقنية الاستشعار رباعي الأطراف في بعض أجهزة قياس المقاومة (الأومميتر) ومحللات المعاوقة ، وفي توصيلات مقاييس الإجهاد ومقاييس الحرارة المقاومة . كما تُستخدم المجسات رباعية النقاط لقياس مقاومة الطبقة الرقيقة ( وخاصةً أغشية أشباه الموصلات ). ^{[ 1 ]}

يؤدي فصل أقطاب التيار والجهد إلى إزالة مقاومة الأسلاك والتلامس من القياس. وهذا يُعد ميزةً لقياس قيم المقاومة المنخفضة بدقة. على سبيل المثال، يوصي دليل تعليمات جسر LCR بتقنية الأطراف الأربعة لقياس المقاومة بدقة أقل من 100 أوم . ^{[ 2 ]}

يُعرف الاستشعار رباعي الأطراف أيضًا باسم استشعار كلفن ، نسبةً إلى ويليام طومسون، اللورد كلفن ، الذي اخترع جسر كلفن عام 1861 لقياس المقاومات المنخفضة جدًا باستخدام الاستشعار رباعي الأطراف. يُطلق على كل وصلة ثنائية الأسلاك اسم وصلة كلفن . ويُطلق على زوج الملامسات المصمم لتوصيل زوج من الملامسات (للقوة والاستشعار) بطرف أو سلك واحد في آنٍ واحد اسم ملامسة كلفن . كما يُطلق على المشبك، وغالبًا ما يكون مشبك تمساح ، الذي يوصل زوجًا من الملامسات (للقوة والاستشعار) (عادةً واحد لكل فك) اسم مشبك كلفن .

عند استخدام وصلة كلفن، يُمرر التيار عبر زوج من وصلات القوة (أسلاك التيار). تُولّد هذه الوصلات انخفاضًا في الجهد عبر المعاوقة المراد قياسها وفقًا لقانون أوم V = IR . يُوصل زوج من وصلات الاستشعار (أسلاك الجهد) مباشرةً بجوار المعاوقة المستهدفة، بحيث لا يشمل انخفاض الجهد في أسلاك القوة أو نقاط التلامس. ولأن التيار المتدفق إلى جهاز القياس يكاد يكون معدومًا، فإن انخفاض الجهد في أسلاك الاستشعار يكون ضئيلاً للغاية.

من المعتاد ترتيب أسلاك الاستشعار كزوج داخلي، بينما تكون أسلاك القوة كزوج خارجي. في حال تبديل توصيلات أسلاك القوة والاستشعار، قد تتأثر الدقة، لأن جزءًا أكبر من مقاومة الأسلاك يُؤخذ في الحسبان عند القياس. قد تحتاج أسلاك القوة إلى حمل تيار عالٍ عند قياس المقاومات الصغيرة جدًا، ويجب أن تكون ذات مقطع عرضي مناسب؛ بينما يمكن أن تكون أسلاك الاستشعار ذات مقطع عرضي صغير.

تُستخدم هذه التقنية بشكل شائع في مصادر الطاقة ذات الجهد المنخفض ، حيث تُسمى الاستشعار عن بعد ، لقياس الجهد المُوَصَّل إلى الحمل بشكل مستقل عن انخفاض الجهد في أسلاك التغذية.

من الشائع توفير توصيلات رباعية الأسلاك لمقاومات التحويلة الحساسة للتيار ذات المقاومة المنخفضة التي تعمل بتيار عالٍ.

يستخدم أحد أنواع هذه التقنية ثلاثة أسلاك، مع وجود طرفين منفصلين: أحدهما لقياس الحمل والآخر لقياسه، بينما يوجد سلك مشترك في الطرف الآخر. ويتم تعويض انخفاض الجهد في السلك المشترك بافتراض أنه مماثل لانخفاض الجهد في سلك الحمل، وأنهما من نفس القطر والطول. تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في مقاييس الحرارة المقاومة ، والمعروفة أيضًا باسم كاشفات درجة الحرارة المقاومة (RTDs). ورغم أنها ليست بدقة الاستشعار بأربعة أسلاك، إلا أنها قادرة على إزالة معظم الخطأ الناتج عن مقاومة الكابل، وتُعد دقيقة بما يكفي لمعظم التطبيقات.

مثال آخر هو في معيار إمداد الطاقة ATX ، والذي يتضمن سلك استشعار عن بعد متصل بخط  إمداد 3.3 فولت عند دبوس الموصل 13، ولكن لا يوجد اتصال استشعار لأسلاك الأرض.

• مصفوفة الأقطاب الكهربائية
  • تكوين مصفوفة وينر
  • تكوين مصفوفة شلمبرجير
• القياسات الكهربائية

• الوسائط المتعلقة بالاستشعار رباعي الأطراف على ويكيميديا ​​كومنز
• فصل دوائر قياس التيار المستمر من كتاب دروس في الدوائر الكهربائية المجلد 1 DC الإلكتروني المجاني وسلسلة دروس في الدوائر الكهربائية .
• تقنيات النقاط الأربع لقياس الموصلية الكهربائية والمقاومة
• فيديو توضيحي حول قياس المقاومة بأربعة أسلاك في أنظمة الطاقة باستخدام مشابك كلفن