Wheatstone ölçüm köprüsü ve kullanımı

En popülerlerinden biri köprü devreleriBugün hala ölçüm aletlerinde ve elektrik laboratuvarlarında kullanılan, adını 1843 gibi erken bir tarihte direnci ölçmek için bu şemayı öneren İngiliz mucit Charles Wheatstone'dan alan Wheatstone ölçüm köprüsüdür.

Wheatstone ölçüm köprüsü, farmasötik ışın dengesinin elektriksel bir analoğudur, çünkü burada benzer bir dengeleme ölçümü yöntemi kullanılmaktadır.

Ölçüm köprüsünün çalışma prensibi, paralel bağlanmış iki direnç dalının orta terminallerinin potansiyellerinin eşitlenmesine dayanır, her dalın iki direnci vardır. Dallardan birinin bir parçası olarak, değerini bilmek istediğiniz bir direnç ve diğerinde - ayarlanabilir dirençli bir direnç (reosta veya potansiyometre) bulunur.

Ayarlanabilir rezistörün direnç değeri düzgün bir şekilde değiştirilerek, belirtilen iki kolun orta noktaları arasındaki diyagonalde yer alan galvanometre ölçeğinde sıfır okuma elde edilir.Galvanometrenin sıfır gösterdiği durumlarda orta noktaların potansiyelleri eşit olacağından istenilen direnç kolayca hesaplanabilir.

Dirençler ve bir galvanometreye ek olarak, devrenin köprü için bir kaynağı olması gerektiği açıktır, şekilde galvanik hücre E olarak gösterilmiştir. Akım, iki dal arasında bölünürken pozitiften negatife doğru akar. dirençleri ile ters orantılıdır.

Köprünün kolundaki üst ve alt dirençler çift olarak aynı ise yani kollar tam olarak aynı olduğunda bağlantı noktaları arasındaki potansiyel farktan dolayı akımın köşegen boyunca görünmesi için bir sebep yoktur. galvanometre sıfırdır. Bu durumda köprünün dengeli veya dengeli olduğu söylenir.

Üst dirençler aynı ve alt dirençler aynı değilse, akım, yüksek dirençli koldan düşük dirençli kola çapraz olarak akacak ve galvanometrenin ibresi uygun yönde sapacaktır.

Yani galvanometrenin bağlı olduğu noktaların potansiyelleri eşitse kollardaki üst ve alt dirençlerin değerlerinin oranları da birbirine eşit olacaktır. Böylece, bu ilişkileri eşitleyerek, bir bilinmeyenli bir denklem elde ederiz. R1, R2 ve R3 dirençleri başlangıçta yüksek doğrulukla ölçülmeli, daha sonra Rx (R4) direncini bulma doğruluğu yüksek olacaktır.

Wheatstone köprü devresi genellikle köprü dallarından biri açıldığında sıcaklığı ölçmek için kullanılır. Dirençli termometre bilinmeyen bir direnç olarakHer durumda, kollardaki direnç farkı ne kadar büyük olursa, köşegenden geçen akım da o kadar büyük olur ve direnç değiştiğinde, köşegen akım da değişir.

Wheatstone köprüsünün bu özelliği, kontrol ve ölçüm problemlerini çözen ve kontrol ve otomasyon şemaları geliştirenler tarafından çok değerlidir. Dallardan birindeki dirençteki en ufak değişiklik köprüden geçen akımın değişmesine neden olur ve bu değişiklik kaydedilir. Bir galvanometre yerine, belirli devreye ve çalışmanın amacına bağlı olarak köprünün köşegenine bir ampermetre veya voltmetre dahil edilebilir.

Genel olarak, Wheatstone köprüsünü kullanarak çeşitli miktarları ölçebilirsiniz: elastik deformasyon, aydınlatma, nem, ısı kapasitesi vb. hassas elemanı olacak olan ölçülen direnç yerine devreye ilgili sensörü dahil etmek yeterlidir. elektriksel olmasa bile ölçülen değerdeki değişim ile tutarlı olan direnci değiştirebilme. Genellikle bu gibi durumlarda bir Wheatstone köprüsü bağlanır ADC aracılığıylave sinyalin daha fazla işlenmesi, ekranda bilgilerin görüntülenmesi, alınan verilere dayalı eylemler - tüm bunlar bir teknoloji meselesi olmaya devam ediyor.