Subiecte:
- introducere
- Podul Wheatstone în echilibru
- Pod dezechilibrat de la Wheatstone (valori de rezistență cunoscute)
- Pod Wheatstone cu valoare de rezistență necunoscută
Introducere:
Podul Wheatstone este un circuit de punte electrică pentru măsurarea precisă a rezistenței electrice constante sau în schimbare. Acest circuit poate fi folosit pentru a măsura mărimi fizice, cum ar fi temperatura și presiunea, așa cum vedem în contor de masă de aer (temperatura firului fierbinte) și Senzor MAP (presiune în galeria de admisie).
Sunt patru în podul lui Wheatstone rezistențe, dintre care trei au o rezistență cunoscută, iar unul are o rezistență necunoscută. Puntea constă de fapt din două divizoare de tensiune conectate în paralel.
În imagine vedem rezistențele R1 la R3 (valori de rezistență cunoscute) și Rx (necunoscute), cu un voltmetru în mijlocul celor două divizoare de tensiune și o sursă de tensiune în stânga podului.
Puntea Wheatstone este echilibrată atunci când tensiunea de ieșire între punctele b și c este egală cu 0 volți. Diverse situații sunt prezentate în paragrafele următoare.
Podul Wheatstone în echilibru:
Podul Wheatstone este echilibrat sau echilibrat atunci când tensiunea de ieșire este egală cu 0 volți, deoarece valorile rezistenței din stânga și din dreapta sunt proporționale între ele.
Circuitul din această secțiune este desenat diferit față de secțiunea anterioară, dar se bazează pe aceeași operație.
- rezistenţele R1 şi R2 au o rezistenţă de 270 şi 330 Ω. Adăugați împreună, acesta este 600 Ω;
- rezistențele R3 și Rx au o rezistență de 540 și 660 Ω. Adăugați împreună, acesta este 1200 Ω.
Raporturile dintre rezistențele din stânga și din dreapta sunt aceleași. Aceasta înseamnă că rapoartele de rezistență și căderile de tensiune sunt egale între R1 și R3, precum și R2 și Rx.
Formulele de mai jos arată rapoartele egale de rezistență și căderile de tensiune:
en 
Cu o tensiune de alimentare și valori de rezistență cunoscute, putem determina căderile de tensiune pe rezistoare și, astfel, diferența de tensiune dintre punctele b și c. În exemplul de mai jos, calculăm diferența de tensiune dintre punctele b și c pentru o punte Wheatstone echilibrată. Cunoașterea Legea lui Ohm si calculeaza cu circuite în serie și paralele este o cerință.
1. calculați curenții prin rezistențele R1 și R2 (RV = rezistență de înlocuire):
2. calculați căderea de tensiune între rezistențele R1 și R2:
3. calculați curenții prin rezistențele R1 și R2:
4. calculați căderea de tensiune între rezistențele R3 și Rx:
Tensiunea în punctele b și c este de 5,4 volți. Diferența de potențial este egală cu 0 volți.
Pod dezechilibrat de la Wheatstone (valori de rezistență cunoscute):
Ca urmare a modificării rezistenței Rx, podul Wheatstone va deveni dezechilibrat. Modificarea rezistenței poate apărea din cauza, de exemplu, unei schimbări de temperatură, unde Rx este a termistor este. Divizorul de tensiune dintre R1 și R2 va rămâne același, dar nu între R3 și Rx. Deoarece divizorul de tensiune se modifică acolo, obținem o tensiune diferită în punctul c. În acest exemplu, valoarea rezistenței lui Rx a scăzut de la 600 Ω la 460 Ω.
1. calculați curenții prin rezistențele R1 și R2:
2. calculați căderea de tensiune între rezistențele R1 și R2:
4. calculați căderea de tensiune între rezistențele R3 și Rx:
În cele două exemple, valoarea rezistenței lui Rx sa schimbat de la 660 Ω la 460 Ω. Această modificare a rezistenței a făcut ca tensiunea dintre bc să se schimbe de la 0 volți la 1,08 volți. Dacă acest pod Wheatstone este încorporat în electronica senzorului, tensiunea de 1,08 volți este văzută ca o tensiune de semnal. Această tensiune de semnal este trimisă la ECU printr-un fir de semnal. The Convertor A/D în ECU convertește tensiunea analogică într-un mesaj digital, care poate fi citit de microprocesor.
Pod Wheatstone cu valoare de rezistență necunoscută:
În secțiunile anterioare am presupus o valoare cunoscută a rezistenței Rx. Deoarece această valoare a rezistenței este variabilă, putem face un pas mai departe și putem calcula această valoare a rezistenței pentru a echilibra puntea Wheatstone.
În acest circuit, R1 și R2 sunt din nou 270 și 330 Ω. Rezistența lui R3 a fost redusă la 100 Ω și Rx este necunoscut. Dacă, pe lângă valoarea rezistenței, tensiunile și curenții sunt și ele necunoscute, putem calcula valoarea rezistenței Rx în două moduri:
Calea 1:
1. ne uităm mai întâi la formula generală și apoi introducem valorile rezistenței:
-> 
2. Există un factor de 270 între 100 și 2,7, la fel și între 330 și valoarea necunoscută.
Împărțind 330 la 2,7 ajungem la o rezistență de 122,2 Ω.
Calea 2:
1. prin formula generală în care înmulțim încrucișați rezistențele:
2. convertim formula luând Rx din partea stângă a lui = și împărțind la R1. Ajungem și la o valoare a rezistenței de 122,2 Ω.
Desigur, verificăm dacă avem o punte echilibrată cu rezistența calculată anterior de 122 Ω.
Rezistoarele R1 și R2 cu curenții și tensiunile parțiale sunt aceleași ca în exemplele din paragrafele 1 și 2, deci sunt considerate cunoscute. Ne concentrăm pe partea dreaptă a podului.
1. calculați curentul prin R3 și Rx:
2. calculați căderea de tensiune între rezistențele R3 și Rx:
Diferența de tensiune dintre punctele b și c este de 0 volți, deoarece rezistențele R1 și R3 absorb ambele 5,4, astfel încât puntea este acum echilibrată.
Pagini înrudite:
