Mga Paksa:
- Panimula
- Wheatstone Bridge sa balanse
- Hindi balanseng tulay mula sa Wheatstone (kilala ang mga halaga ng paglaban)
- Wheatstone bridge na may hindi kilalang halaga ng paglaban
Panimula:
Ang Wheatstone bridge ay isang electrical bridge circuit para sa tumpak na pagsukat ng pare-pareho o pagbabago ng electrical resistance. Maaaring gamitin ang circuit na ito upang sukatin ang mga pisikal na dami tulad ng temperatura at presyon, tulad ng nakikita natin sa metro ng masa ng hangin (temperatura ng mainit na kawad) at MAP sensor (presyon sa intake manifold).
Mayroong apat sa tulay ng Wheatstone mga resistor, tatlo sa mga ito ay may alam na pagtutol, at ang isa ay may hindi kilalang pagtutol. Ang tulay ay aktwal na binubuo ng dalawang boltahe divider konektado sa parallel.
Sa larawan nakikita natin ang mga resistors R1 hanggang R3 (kilalang mga halaga ng paglaban) at Rx (hindi alam), na may isang voltmeter sa gitna ng dalawang divider ng boltahe at isang mapagkukunan ng boltahe sa kaliwa ng tulay.
Ang Wheatstone bridge ay balanse kapag ang output boltahe sa pagitan ng mga puntos b at c ay katumbas ng 0 volts. Ang iba't ibang sitwasyon ay ipinapakita sa mga sumusunod na talata.
Wheatstone Bridge sa Balanse:
Ang tulay ng Wheatstone ay balanse o balanse kapag ang output boltahe ay katumbas ng 0 volts, dahil ang mga halaga ng paglaban sa kaliwa at kanan ay nasa proporsyon sa bawat isa.
Ang circuit sa seksyong ito ay iginuhit nang iba kaysa sa nakaraang seksyon, ngunit nakabatay sa parehong operasyon.
- ang resistors R1 at R2 ay may resistensya na 270 at 330 Ω. Idinagdag ito ay 600 Ω;
- ang resistors R3 at Rx ay may resistensya na 540 at 660 Ω. Idinagdag ito ay 1200 Ω.
Ang mga ratios sa pagitan ng mga resistors sa kaliwa at kanan ay pareho. Nangangahulugan ito na ang mga ratio ng paglaban at pagbaba ng boltahe ay pantay sa pagitan ng R1 at R3, pati na rin ng R2 at Rx.
Ang mga formula sa ibaba ay nagpapakita ng pantay na mga ratio ng paglaban at ang pagbaba ng boltahe:
en 
Sa isang kilalang supply boltahe at mga halaga ng paglaban, matutukoy natin ang pagbaba ng boltahe sa mga resistors, at sa gayon ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng mga puntos b at c. Sa halimbawa sa ibaba, kinakalkula namin ang pagkakaiba ng boltahe sa pagitan ng mga punto b at c para sa isang balanseng tulay ng Wheatstone. Ang kaalaman sa Batas ni Ohm at kalkulahin gamit ang serye at parallel circuit ay isang pangangailangan.
1. kalkulahin ang mga alon sa pamamagitan ng resistors R1 at R2 (RV = kapalit na pagtutol):
2. kalkulahin ang pagbaba ng boltahe sa mga resistor R1 at R2:
3. kalkulahin ang mga alon sa pamamagitan ng resistors R1 at R2:
4. kalkulahin ang pagbaba ng boltahe sa mga resistors R3 at Rx:
Ang boltahe sa mga punto b at c ay 5,4 volts. Ang potensyal na pagkakaiba ay katumbas ng 0 volts.
Hindi balanseng tulay mula sa Wheatstone (kilala ang mga halaga ng paglaban):
Bilang resulta ng pagbabago sa resistensya ng Rx, ang Wheatstone bridge ay magiging hindi balanse. Maaaring mangyari ang pagbabago ng paglaban dahil sa, halimbawa, pagbabago ng temperatura, kung saan ang Rx ay a thermistor ay. Ang boltahe divider sa pagitan ng R1 at R2 ay mananatiling pareho, ngunit hindi sa pagitan ng R3 at Rx. Dahil nagbabago ang boltahe divider doon, nakakakuha tayo ng ibang boltahe sa punto c. Sa halimbawang ito, ang halaga ng paglaban ng Rx ay bumaba mula 600 Ω hanggang 460 Ω.
1. kalkulahin ang mga alon sa pamamagitan ng resistors R1 at R2:
2. kalkulahin ang pagbaba ng boltahe sa mga resistor R1 at R2:
4. kalkulahin ang pagbaba ng boltahe sa mga resistors R3 at Rx:
Sa dalawang halimbawa, ang halaga ng paglaban ng Rx ay nagbago mula 660 Ω hanggang 460 Ω. Ang pagbabagong ito sa resistensya ay naging sanhi ng pagbabago ng boltahe sa pagitan ng bc mula 0 volts hanggang 1,08 volts. Kung ang Wheatstone bridge na ito ay itinayo sa sensor electronics, ang boltahe ng 1,08 volts ay makikita bilang isang boltahe ng signal. Ang boltahe ng signal na ito ay ipinapadala sa ECU sa pamamagitan ng signal wire. Ang A/D converter sa ECU kino-convert ang analog boltahe sa isang digital na mensahe, na maaaring basahin ng microprocessor.
Wheatstone bridge na may hindi kilalang halaga ng pagtutol:
Sa mga nakaraang seksyon, ipinapalagay namin ang isang kilalang halaga ng paglaban ng Rx. Dahil ang halaga ng paglaban na ito ay variable, maaari tayong magpatuloy sa isang hakbang at kalkulahin ang halaga ng pagtutol na ito upang balansehin ang tulay ng Wheatstone.
Sa circuit na ito R1 at R2 ay muli 270 at 330 Ω. Ang paglaban ng R3 ay nabawasan sa 100 Ω at ang Rx ay hindi kilala. Kung, bilang karagdagan sa halaga ng paglaban, ang mga boltahe at alon ay hindi rin kilala, maaari nating kalkulahin ang halaga ng paglaban Rx sa dalawang paraan:
Paraan 1:
1. tinitingnan muna natin ang pangkalahatang formula at pagkatapos ay ipasok ang mga halaga ng paglaban:
-> 
2. May salik na 270 sa pagitan ng 100 at 2,7, gayundin sa pagitan ng 330 at hindi alam na halaga.
Sa pamamagitan ng paghahati ng 330 sa 2,7 nakarating tayo sa isang pagtutol na 122,2 Ω.
Paraan 2:
1. sa pamamagitan ng pangkalahatang formula kung saan i-cross-multiply natin ang mga resistensya:
2. binago natin ang formula sa pamamagitan ng pagkuha ng Rx mula sa kaliwang bahagi ng = at paghahati sa R1. Dumating din kami sa isang halaga ng pagtutol na 122,2 Ω.
Naturally, sinusuri namin kung mayroon kaming balanseng tulay na may dating kinakalkula na pagtutol na 122 Ω.
Ang mga resistor R1 at R2 na may mga alon at bahagyang boltahe ay pareho sa mga halimbawa sa mga talata 1 at 2, kaya't sila ay itinuturing na kilala. Nakatuon kami sa kanang bahagi ng tulay.
1. kalkulahin ang kasalukuyang sa pamamagitan ng R3 at Rx:
2. kalkulahin ang pagbaba ng boltahe sa mga resistors R3 at Rx:
Ang boltahe pagkakaiba sa pagitan ng mga puntos b at c ay 0 volts dahil ang resistors R1 at R3 parehong sumisipsip ng 5,4, kaya ang tulay ay balanse na ngayon.
Mga kaugnay na pahina:
