Предметы:
- введение
- Мост Уитстона в равновесии
- Несбалансированный мост от Уитстона (значения сопротивления известны)
- Мост Уитстона с неизвестным значением сопротивления
Инлейдинг:
Мост Уитстона представляет собой электрическую мостовую схему для точного измерения постоянного или изменяющегося электрического сопротивления. Эту схему можно использовать для измерения физических величин, таких как температура и давление, как мы видим на рисунке. расходомер воздуха (температура горячей проволоки) и датчик карты (давление во впускном коллекторе).
На мосту Уитстона их четыре. резисторы, три из которых имеют известное сопротивление, а один — неизвестное сопротивление. Фактически мост состоит из двух делителей напряжения, соединенных параллельно.
На изображении мы видим резисторы R1–R3 (значения сопротивления известные) и Rx (неизвестные), с вольтметром в середине двух делителей напряжения и источником напряжения слева от моста.
Мост Уитстона сбалансирован, когда выходное напряжение между точками b и c равно 0 вольт. В следующих параграфах показаны различные ситуации.
Мост Уитстона в балансе:
Мост Уитстона является сбалансированным или сбалансированным, когда выходное напряжение равно 0 вольт, поскольку значения сопротивлений слева и справа пропорциональны друг другу.
Схема в этом разделе нарисована иначе, чем в предыдущем разделе, но основана на той же операции.
- резисторы R1 и R2 имеют сопротивление 270 и 330 Ом. В сумме это составляет 600 Ом;
- резисторы R3 и Rx имеют сопротивление 540 и 660 Ом. В сумме это составляет 1200 Ом.
Соотношения между резисторами слева и справа одинаковы. Это означает, что коэффициенты сопротивления и падения напряжения равны между R1 и R3, а также R2 и Rx.
Приведенные ниже формулы показывают равные соотношения сопротивлений и падения напряжения:
en 
Зная значения напряжения питания и сопротивления, мы можем определить падение напряжения на резисторах и, следовательно, разность напряжений между точками b и c. В приведенном ниже примере мы рассчитываем разницу напряжений между точками b и c для сбалансированного моста Уитстона. Знание Закон Ома и рассчитать с помощью последовательные и параллельные цепи это требование.
1. рассчитать токи через резисторы R1 и R2 (RV = сопротивление замены):
2. рассчитаем падение напряжения на резисторах R1 и R2:
3. рассчитаем токи через резисторы R1 и R2:
4. рассчитаем падение напряжения на резисторах R3 и Rx:
Напряжение в точках b и c составляет 5,4 вольта. Разность потенциалов равна 0 вольт.
Несбалансированный мост от Уитстона (значения сопротивления известны):
В результате изменения сопротивления Rx мост Уитстона станет разбалансированным. Изменение сопротивления может произойти, например, из-за изменения температуры, где Rx – это термистор является. Делитель напряжения между R1 и R2 останется прежним, но не между R3 и Rx. Поскольку там меняется делитель напряжения, мы получаем другое напряжение в точке с. В этом примере значение сопротивления Rx упало с 600 Ом до 460 Ом.
1. рассчитаем токи через резисторы R1 и R2:
2. рассчитаем падение напряжения на резисторах R1 и R2:
4. рассчитаем падение напряжения на резисторах R3 и Rx:
В двух примерах значение сопротивления Rx изменилось с 660 Ом до 460 Ом. Это изменение сопротивления привело к тому, что напряжение между bc изменилось с 0 В до 1,08 В. Если этот мост Уитстона встроен в электронику датчика, напряжение 1,08 В рассматривается как напряжение сигнала. Это сигнальное напряжение передается в ЭБУ по сигнальному проводу. АЦП в ЭБУ преобразует аналоговое напряжение в цифровое сообщение, которое может быть прочитано микропроцессором.
Мост Уитстона с неизвестным значением сопротивления:
В предыдущих разделах мы предполагали известное значение сопротивления Rx. Поскольку это значение сопротивления является переменным, мы можем пойти еще дальше и вычислить это значение сопротивления, чтобы сбалансировать мост Уитстона.
В этой схеме R1 и R2 снова имеют сопротивления 270 и 330 Ом. Сопротивление R3 уменьшено до 100 Ом, а Rx неизвестно. Если кроме величины сопротивления неизвестны также напряжения и токи, то величину сопротивления Rx можно вычислить двумя способами:
Способ 1:
1. сначала смотрим на общую формулу, а затем вводим значения сопротивлений:
-> 
2. Между 270 и 100 существует коэффициент 2,7, как и между 330 и неизвестным значением.
Разделив 330 на 2,7, получим сопротивление 122,2 Ом.
Способ 2:
1. по общей формуле, в которой мы перемножаем сопротивления:
2. преобразуем формулу, взяв Rx из левой части = и разделив на R1. Мы также приходим к значению сопротивления 122,2 Ом.
Естественно, проверяем, есть ли у нас балансный мост с рассчитанным ранее сопротивлением 122 Ом.
Резисторы R1 и R2 с токами и парциальными напряжениями такие же, как в примерах пунктов 1 и 2, поэтому считаются известными. Ориентируемся на правую сторону моста.
1. рассчитать ток через R3 и Rx:
2. рассчитаем падение напряжения на резисторах R3 и Rx:
Разница напряжений между точками b и c составляет 0 вольт, поскольку резисторы R1 и R3 поглощают напряжение 5,4, поэтому мост теперь сбалансирован.
Связанные страницы:
