Asignaturas:
- Introducción
- Puente de Wheatstone en equilibrio
- Puente desequilibrado de Wheatstone (valores de resistencia conocidos)
- Puente de Wheatstone con valor de resistencia desconocido
Introducción:
El puente de Wheatstone es un circuito de puente eléctrico para medir con precisión la resistencia eléctrica constante o cambiante. Este circuito se puede utilizar para medir cantidades físicas como la temperatura y la presión, como vemos en la medidor de masa de aire (temperatura del hilo caliente) y Sensor de mapa (presión en el colector de admisión).
Hay cuatro en el puente de Wheatstone. resistencias, tres de los cuales tienen una resistencia conocida y uno tiene una resistencia desconocida. En realidad, el puente consta de dos divisores de tensión conectados en paralelo.
En la imagen vemos las resistencias R1 a R3 (valores de resistencia conocidos) y Rx (desconocido), con un voltímetro en medio de los dos divisores de voltaje y una fuente de voltaje a la izquierda del puente.
El puente de Wheatstone está equilibrado cuando el voltaje de salida entre los puntos b y c es igual a 0 voltios. En los siguientes párrafos se muestran varias situaciones.
Puente de Wheatstone en equilibrio:
El puente de Wheatstone está balanceado o balanceado cuando el voltaje de salida es igual a 0 voltios, porque los valores de resistencia a la izquierda y a la derecha son proporcionales entre sí.
El circuito de esta sección está dibujado de manera diferente que en la sección anterior, pero se basa en la misma operación.
- las resistencias R1 y R2 tienen una resistencia de 270 y 330 Ω. Sumados esto es 600 Ω;
- las resistencias R3 y Rx tienen una resistencia de 540 y 660 Ω. Sumados esto es 1200 Ω.
Las relaciones entre las resistencias de la izquierda y la derecha son las mismas. Esto significa que las relaciones de resistencia y las caídas de voltaje son iguales entre R1 y R3, así como entre R2 y Rx.
Las siguientes fórmulas muestran las relaciones de resistencia iguales y las caídas de voltaje:
en 
Con una tensión de alimentación y unos valores de resistencia conocidos, podemos determinar las caídas de tensión a través de las resistencias y, por tanto, la diferencia de tensión entre los puntos b y c. En el siguiente ejemplo calculamos la diferencia de voltaje entre los puntos b y c para un puente de Wheatstone equilibrado. El conocimiento de la Ley de Ohm y calcular con circuitos en serie y paralelo es un requisito.
1. calcular las corrientes a través de las resistencias R1 y R2 (RV = resistencia de reemplazo):
2. Calcule la caída de voltaje entre las resistencias R1 y R2:
3. Calcule las corrientes a través de las resistencias R1 y R2:
4. Calcule la caída de voltaje entre las resistencias R3 y Rx:
El voltaje en los puntos b y c es de 5,4 voltios. La diferencia de potencial es igual a 0 voltios.
Puente desequilibrado de Wheatstone (valores de resistencia conocidos):
Como resultado de un cambio en la resistencia de Rx, el puente de Wheatstone se desequilibrará. El cambio de resistencia puede ocurrir debido a, por ejemplo, un cambio de temperatura, donde Rx es un termistor es. El divisor de voltaje entre R1 y R2 seguirá siendo el mismo, pero no entre R3 y Rx. Debido a que el divisor de voltaje cambia allí, obtenemos un voltaje diferente en el punto c. En este ejemplo, el valor de resistencia de Rx ha caído de 600 Ω a 460 Ω.
1. Calcule las corrientes a través de las resistencias R1 y R2:
2. Calcule la caída de voltaje entre las resistencias R1 y R2:
4. Calcule la caída de voltaje entre las resistencias R3 y Rx:
En los dos ejemplos, el valor de resistencia de Rx ha cambiado de 660 Ω a 460 Ω. Este cambio en la resistencia provocó que el voltaje entre bc cambiara de 0 voltios a 1,08 voltios. Si este puente de Wheatstone está integrado en la electrónica del sensor, la tensión de 1,08 voltios se considera una tensión de señal. Este voltaje de señal se envía a la ECU a través de un cable de señal. El Convertidor A/D en la ECU convierte el voltaje analógico en un mensaje digital, que puede ser leído por el microprocesador.
Puente de Wheatstone con valor de resistencia desconocido:
En las secciones anteriores asumimos un valor de resistencia conocido de Rx. Debido a que este valor de resistencia es variable, podemos ir un paso más allá y calcular este valor de resistencia para equilibrar el puente de Wheatstone.
En este circuito, R1 y R2 tienen nuevamente 270 y 330 Ω. La resistencia de R3 se ha reducido a 100 Ω y se desconoce Rx. Si además del valor de la resistencia también se desconocen las tensiones y corrientes, podemos calcular el valor de la resistencia Rx de dos formas:
Camino 1:
Primero, miramos la fórmula general y luego ingresamos los valores de resistencia:
-> 
2. Hay un factor de 270 entre 100 y 2,7, al igual que entre 330 y el valor desconocido.
Dividiendo 330 por 2,7 llegamos a una resistencia de 122,2 Ω.
Camino 2:
1. mediante la fórmula general en la que multiplicamos de forma cruzada las resistencias:
2. Convertimos la fórmula tomando Rx del lado izquierdo de = y dividiéndola por R1. También llegamos a un valor de resistencia de 122,2 Ω.
Naturalmente comprobamos si tenemos un puente equilibrado con la resistencia previamente calculada de 122 Ω.
Las resistencias R1 y R2 con las corrientes y tensiones parciales son las mismas que en los ejemplos de los apartados 1 y 2, por lo que se consideran conocidas. Nos centramos en el lado derecho del puente.
1. Calcule la corriente a través de R3 y Rx:
2. Calcule la caída de voltaje entre las resistencias R3 y Rx:
La diferencia de voltaje entre los puntos b y c es 0 voltios porque las resistencias R1 y R3 absorben 5,4, por lo que el puente ahora está equilibrado.
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