Punte de măsurare Wheatstone și utilizarea sa

Una dintre cele mai populare circuite de punte, folosit și astăzi în instrumentele de măsură și în laboratoarele electrice, este puntea de măsurare Wheatstone, numită după inventatorul englez Charles Wheatstone, care a propus această schemă de măsurare a rezistenței încă din 1843.

Puntea de măsurare Wheatstone este în esență un analog electric al balanței fasciculului farmaceutic, deoarece aici este utilizată o metodă similară de măsurare a compensației.

Principiul de funcționare al punții de măsurare se bazează pe egalizarea potențialelor bornelor mijlocii a două ramuri de rezistență conectate în paralel, fiecare ramură având două rezistențe. Ca parte a uneia dintre ramuri, este inclus un rezistor a cărui valoare doriți să o cunoașteți, iar în cealaltă - un rezistor cu o rezistență reglabilă (reostat sau potențiometru).

Variind lină valoarea rezistenței rezistenței reglabile, se obține o citire zero pe scara galvanometrului inclus în diagonala dintre punctele medii ale celor două ramuri menționate.În condițiile în care galvanometrul arată zero, potențialele punctelor medii vor fi egale și, prin urmare, rezistența dorită poate fi calculată cu ușurință.

Este clar că, pe lângă rezistențe și un galvanometru, circuitul trebuie să aibă o alimentare pentru punte, în figură este prezentată ca celula galvanică E. Curentul trece de la pozitiv la negativ, în timp ce se împarte între cele două ramuri în invers proporţional cu rezistenţele lor.

Dacă rezistențele superioare și inferioare din brațul podului sunt aceleași în perechi, adică atunci când brațele sunt exact aceleași, nu există niciun motiv pentru ca curentul să apară pe diagonală, deoarece diferența de potențial dintre punctele de conectare a galvanometrului este zero. În acest caz, se spune că puntea este echilibrată sau echilibrată.

Dacă rezistențele superioare sunt aceleași și cele inferioare nu, curentul va curge în diagonală, de la brațul cu rezistență mai mare la brațul cu rezistență inferioară, iar acul galvanometrului se va devia în direcția corespunzătoare.

Deci, dacă potențialele punctelor la care este conectat galvanometrul sunt egale, atunci rapoartele valorilor rezistențelor superioare și inferioare din brațe vor fi egale între ele. Astfel, echivalând aceste relații, obținem o ecuație cu o necunoscută. Rezistențele R1, R2 și R3 trebuie măsurate inițial cu o precizie ridicată, apoi precizia găsirii rezistenței Rx (R4) va fi mare.

Circuitul podului Wheatstone este adesea folosit pentru a măsura temperatura atunci când una dintre ramurile podului pornește termometru de rezistență ca rezistor necunoscut.În orice caz, cu cât diferența de rezistențe în ramuri este mai mare, cu atât curentul prin diagonală va fi mai mare, iar când rezistența se schimbă, se va modifica și curentul diagonală.

Această proprietate a podului Wheatstone este atât de apreciată de cei care rezolvă problemele de control și măsurare și dezvoltă scheme de control și automatizare. Cea mai mică modificare a rezistenței într-una dintre ramuri determină o modificare a curentului prin punte, iar această modificare este înregistrată. În loc de galvanometru, în diagonala podului poate fi inclus un ampermetru sau voltmetru, în funcție de circuitul particular și de scopul studiului.

În general, folosind podul Wheatstone, puteți măsura diferite cantități: deformare elastică, iluminare, umiditate, capacitate termică etc. este suficient doar să includeți senzorul corespunzător în circuit în locul rezistenței măsurate, al cărui element sensibil va posibilitatea de a schimba rezistența este în concordanță cu modificarea valorii măsurate, chiar dacă nu este electrică. De obicei, în astfel de cazuri este conectat un pod Wheatstone prin ADC, și procesarea ulterioară a semnalului, afișarea informațiilor pe afișaj, acțiuni bazate pe datele primite - toate acestea rămân o chestiune de tehnologie.