ホイートストーン橋

科目：

はじめに
バランスの取れたホイートストーン橋
ホイートストーン製アンバランスブリッジ（抵抗値は既知）
抵抗値が不明なホイートストーンブリッジ

導入：
ホイートストンブリッジは、一定または変化する電気抵抗を正確に測定するための電気ブリッジ回路です。この回路は、図でわかるように、温度や圧力などの物理量を測定するために使用できます。エアマスメーター（熱線の温度）と MAPセンサー（インテークマニホールド内の圧力）。

ホイートストンの橋にはXNUMXつあります抵抗器、そのうち XNUMX つは既知の耐性を持ち、XNUMX つは未知の耐性を持っています。ブリッジは実際には並列接続された XNUMX つの分圧器で構成されています。

この画像には、抵抗器 R1 ～ R3 (既知の抵抗値) と Rx (未知) があり、XNUMX つの分圧器の中央に電圧計があり、ブリッジの左側に電圧源があります。

ホイートストンブリッジは、点 b と点 c の間の出力電圧が 0 ボルトに等しい場合に平衡になります。さまざまな状況を次の段落で示します。

バランスの取れたホイートストーンブリッジ:
ホイートストンブリッジは、左右の抵抗値が互いに比例するため、出力電圧が0ボルトに等しい場合に平衡または平衡状態になります。
このセクションの回路は前のセクションとは異なる方法で描かれていますが、同じ動作に基づいています。

抵抗器 R1 と R2 の抵抗値は 270 Ω と 330 Ω です。合計すると 600 Ω になります。
抵抗器 R3 と Rx の抵抗値は 540 Ω と 660 Ωです。合計すると 1200 Ω になります。

左右の抵抗の比は同じです。これは、抵抗比と電圧降下が R1 と R3、および R2 と Rx の間で等しいことを意味します。

以下の式は、等しい抵抗比と電圧降下を示しています。

電源電圧と抵抗値が既知であれば、抵抗器の両端の電圧降下、つまり点 b と点 c の間の電圧差を決定できます。以下の例では、バランスの取れたホイートストンブリッジの点 b と c の間の電圧差を計算します。の知識オームの法則そして次のように計算します直列回路と並列回路が要件です。

1. 抵抗 R1 と R2 を流れる電流を計算します。 (RV = 交換抵抗):

2. 抵抗 R1 と R2 の両端の電圧降下を計算します。

3. 抵抗 R1 と R2 に流れる電流を計算します。

4. 抵抗 R3 と Rx の両端の電圧降下を計算します。

点 b と点 c の電圧は 5,4 ボルトです。電位差は 0 ボルトに等しくなります。

ホイートストーン製アンバランスブリッジ (抵抗値は既知):
Rx の抵抗が変化すると、ホイートストンブリッジのバランスが崩れます。抵抗変化は、たとえば温度変化によって発生する可能性があります。ここで、Rx はサーミスタは。 R1 と R2 の間の分圧器は変わりませんが、R3 と Rx の間は変わりません。そこで分圧器が変化するため、点 c では異なる電圧が得られます。この例では、Rx の抵抗値が 600 Ω から 460 Ω に低下しています。

1. 抵抗 R1 と R2 を流れる電流を計算します。

2. 抵抗 R1 と R2 の両端の電圧降下を計算します。

3. 抵抗 R3 と Rx に流れる電流を計算します。

4. 抵抗 R3 と Rx の両端の電圧降下を計算します。

点 b の電圧は 5,4 v、点 c の電圧は 6,48 v です。その差 (Ub,c) = 1,08 ボルトです。

660 つの例では、Rx の抵抗値が 460 Ω から 0 Ω に変化しています。この抵抗の変化により、bc 間の電圧が 1,08 ボルトから 1,08 ボルトに変化しました。このホイートストンブリッジがセンサー電子機器に組み込まれている場合、XNUMX ボルトの電圧が信号電圧として認識されます。この信号電圧は信号線を介してECUに送られます。の ECU内のA/Dコンバータアナログ電圧をデジタルメッセージに変換し、マイクロプロセッサが読み取ることができます。

抵抗値が不明なホイートストーンブリッジ:
前のセクションでは、Rx の既知の抵抗値を仮定しました。この抵抗値は可変であるため、さらに一歩進んで、この抵抗値を計算してホイートストンブリッジのバランスを取ることができます。

この回路でも、R1 と R2 は 270 Ω と 330 Ω です。 R3 の抵抗は 100 Ω に減少しており、Rx は不明です。抵抗値に加えて、電圧と電流も不明な場合は、次の XNUMX つの方法で抵抗値 Rx を計算できます。

方法 1:
1. まず一般式を確認し、次に抵抗値を入力します。

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