Thèmes:
- Préface
- Le pont de Wheatstone en équilibre
- Pont déséquilibré de Wheatstone (valeurs de résistance connues)
- Pont de Wheatstone avec valeur de résistance inconnue
Préface:
Le pont de Wheatstone est un circuit en pont électrique permettant de mesurer avec précision une résistance électrique constante ou variable. Ce circuit peut être utilisé pour mesurer des grandeurs physiques telles que la température et la pression, comme on le voit dans le compteur de masse d'air (température du fil chaud) et Capteur de carte (pression dans le collecteur d'admission).
Il y en a quatre dans le pont de Wheatstone résistances, dont trois ont une résistance connue et un a une résistance inconnue. Le pont est en fait constitué de deux diviseurs de tension connectés en parallèle.
Sur l'image, nous voyons les résistances R1 à R3 (valeurs de résistance connues) et Rx (inconnues), avec un voltmètre au milieu des deux diviseurs de tension et une source de tension à gauche du pont.
Le pont de Wheatstone est équilibré lorsque la tension de sortie entre les points b et c est égale à 0 volt. Diverses situations sont présentées dans les paragraphes suivants.
Pont de Wheatstone en équilibre :
Le pont de Wheatstone est équilibré ou équilibré lorsque la tension de sortie est égale à 0 volt, car les valeurs de résistance à gauche et à droite sont proportionnelles les unes aux autres.
Le circuit de cette section est dessiné différemment de celui de la section précédente, mais repose sur la même opération.
- les résistances R1 et R2 ont une résistance de 270 et 330 Ω. Au total, cela fait 600 Ω ;
- les résistances R3 et Rx ont une résistance de 540 et 660 Ω. Au total, cela fait 1200 Ω.
Les rapports entre les résistances de gauche et de droite sont les mêmes. Cela signifie que les rapports de résistance et les chutes de tension sont égaux entre R1 et R3, ainsi que R2 et Rx.
Les formules ci-dessous montrent les rapports de résistance égaux et les chutes de tension :
en 
Avec une tension d'alimentation et des valeurs de résistance connues, nous pouvons déterminer les chutes de tension aux bornes des résistances, et donc la différence de tension entre les points b et c. Dans l'exemple ci-dessous, nous calculons la différence de tension entre les points b et c pour un pont de Wheatstone équilibré. La connaissance du La loi d'Ohm et calculer avec circuits série et parallèle est une exigence.
1. calculer les courants à travers les résistances R1 et R2 (RV = résistance de remplacement):
2. calculez la chute de tension aux bornes des résistances R1 et R2 :
3. calculer les courants traversant les résistances R1 et R2 :
4. calculez la chute de tension aux bornes des résistances R3 et Rx :
La tension aux points b et c est de 5,4 volts. La différence de potentiel est égale à 0 volt.
Pont déséquilibré de Wheatstone (valeurs de résistance connues) :
En raison d'un changement dans la résistance de Rx, le pont de Wheatstone deviendra déséquilibré. Le changement de résistance peut se produire en raison, par exemple, d'un changement de température, où Rx est un thermistance est. Le diviseur de tension entre R1 et R2 restera le même, mais pas entre R3 et Rx. Parce que le diviseur de tension change à cet endroit, nous obtenons une tension différente au point c. Dans cet exemple, la valeur de résistance de Rx est passée de 600 Ω à 460 Ω.
1. calculer les courants traversant les résistances R1 et R2 :
2. calculez la chute de tension aux bornes des résistances R1 et R2 :
4. calculez la chute de tension aux bornes des résistances R3 et Rx :
Dans les deux exemples, la valeur de la résistance de Rx est passée de 660 Ω à 460 Ω. Ce changement de résistance a fait passer la tension entre bc de 0 volt à 1,08 volt. Si ce pont de Wheatstone est intégré à l'électronique du capteur, la tension de 1,08 volts est considérée comme une tension de signal. Cette tension de signal est envoyée à l'ECU via un fil de signal. Le Convertisseur A/D dans l'ECU convertit la tension analogique en un message numérique, qui peut être lu par le microprocesseur.
Pont de Wheatstone avec valeur de résistance inconnue :
Dans les sections précédentes, nous avons supposé une valeur de résistance connue de Rx. Parce que cette valeur de résistance est variable, nous pouvons aller plus loin et calculer cette valeur de résistance pour équilibrer le pont de Wheatstone.
Dans ce circuit, R1 et R2 valent à nouveau 270 et 330 Ω. La résistance de R3 a été réduite à 100 Ω et Rx est inconnu. Si, en plus de la valeur de la résistance, les tensions et les courants sont également inconnus, nous pouvons calculer la valeur de la résistance Rx de deux manières :
Voie 1 :
1. nous regardons d’abord la formule générale puis entrons les valeurs de résistance :
-> 
2. Il existe un facteur de 270 entre 100 et 2,7, tout comme entre 330 et la valeur inconnue.
En divisant 330 par 2,7 on arrive à une résistance de 122,2 Ω.
Voie 2 :
1. via la formule générale dans laquelle on croise les résistances :
2. nous convertissons la formule en prenant Rx du côté gauche de = et en divisant par R1. On arrive également à une valeur de résistance de 122,2 Ω.
Naturellement, nous vérifions si nous disposons d'un pont équilibré avec la résistance précédemment calculée de 122 Ω.
Les résistances R1 et R2 avec les courants et tensions partielles sont les mêmes que dans les exemples des paragraphes 1 et 2, elles sont donc considérées comme connues. Nous nous concentrons sur le côté droit du pont.
1. calculez le courant passant par R3 et Rx :
2. calculez la chute de tension aux bornes des résistances R3 et Rx :
La différence de tension entre les points b et c est de 0 volt car les résistances R1 et R3 absorbent toutes deux 5,4, le pont est donc désormais équilibré.
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