Предмети:
- Вступ
- Міст Вітстона в рівновазі
- Незбалансований міст від Wheatstone (значення опору відомі)
- Міст Вітстона з невідомим значенням опору
Вступ:
Міст Вітстона — це електрична мостова схема для точного вимірювання постійного або змінного електричного опору. Цю схему можна використовувати для вимірювання фізичних величин, таких як температура і тиск, як ми бачимо в масомір повітря (температура нагрітого дроту) і датчик MAP (тиск у впускному колекторі).
На мосту Вітстона чотири резистори, три з яких мають відомий опір, а один – невідомий. Фактично міст складається з двох паралельно з’єднаних подільників напруги.
На зображенні ми бачимо резистори від R1 до R3 (відомі значення опору) і Rx (невідомі), з вольтметром посередині двох дільників напруги та джерелом напруги ліворуч від моста.
Міст Вітстона збалансований, коли вихідна напруга між точками b і c дорівнює 0 вольтам. У наступних параграфах показано різні ситуації.
Міст Вітстона в балансі:
Міст Уітстона збалансований або збалансований, коли вихідна напруга дорівнює 0 вольт, оскільки значення опору ліворуч і праворуч пропорційні один одному.
Схема в цьому розділі намальована інакше, ніж у попередньому розділі, але базується на тій самій операції.
- резистори R1 і R2 мають опір 270 і 330 Ом. У сумі це 600 Ом;
- резистори R3 і Rx мають опір 540 і 660 Ом. У сумі це 1200 Ом.
Співвідношення між резисторами ліворуч і праворуч однакові. Це означає, що співвідношення опорів і падіння напруги між R1 і R3, а також R2 і Rx однакові.
Наведені нижче формули показують рівні співвідношення опорів і падінь напруги:
en 
З відомими значеннями напруги живлення та опору ми можемо визначити падіння напруги на резисторах і, отже, різницю напруг між точками b і c. У наведеному нижче прикладі ми обчислюємо різницю напруг між точками b і c для збалансованого моста Вітстона. Знання про Закон Ома і розрахувати с послідовні та паралельні схеми є вимогою.
1. розрахувати струми через резистори R1 і R2 (RV = опір заміни):
2. обчислити падіння напруги на резисторах R1 і R2:
3. обчислити струми через резистори R1 і R2:
4. обчислити падіння напруги на резисторах R3 і Rx:
Напруга в точках b і c становить 5,4 вольта. Різниця потенціалів дорівнює 0 вольт.
Незбалансований міст від Wheatstone (відомі значення опору):
В результаті зміни опору Rx міст Уітстона стане незбалансованим. Зміна опору може відбуватися через, наприклад, зміну температури, де Rx дорівнює a термістор є. Дільник напруги між R1 і R2 залишиться незмінним, але не між R3 і Rx. Оскільки дільник напруги там змінюється, ми отримуємо іншу напругу в точці c. У цьому прикладі значення опору Rx впало з 600 Ом до 460 Ом.
1. обчислити струми через резистори R1 і R2:
2. обчислити падіння напруги на резисторах R1 і R2:
4. обчислити падіння напруги на резисторах R3 і Rx:
У двох прикладах значення опору Rx змінилося з 660 Ом до 460 Ом. Ця зміна опору спричинила зміну напруги між bc з 0 вольт до 1,08 вольт. Якщо цей міст Уітстона вбудований в електроніку датчика, напруга 1,08 вольт сприймається як напруга сигналу. Ця напруга сигналу надсилається до ЕБУ через сигнальний провід. The A/D перетворювач в ECU перетворює аналогову напругу в цифрове повідомлення, яке може бути прочитано мікропроцесором.
Міст Вітстона з невідомим значенням опору:
У попередніх розділах ми припустили відоме значення опору Rx. Оскільки це значення опору є змінним, ми можемо піти далі й обчислити це значення опору, щоб збалансувати міст Уітстона.
У цій схемі R1 і R2 знову мають значення 270 і 330 Ом. Опір R3 зменшено до 100 Ом, а Rx невідомий. Якщо, окрім значення опору, невідомі також напруги та струми, ми можемо обчислити значення опору Rx двома способами:
Спосіб 1:
1. спочатку дивимося загальну формулу, а потім вводимо значення опору:
-> 
2. Існує коефіцієнт 270 між 100 і 2,7, як і між 330 і невідомим значенням.
Розділивши 330 на 2,7, ми отримаємо опір 122,2 Ом.
Спосіб 2:
1. за допомогою загальної формули, в якій ми перемножуємо опори:
2. ми перетворюємо формулу, взявши Rx з лівої частини = і поділивши на R1. Ми також отримуємо значення опору 122,2 Ом.
Природно, перевіряємо, чи є у нас збалансований міст з попередньо розрахованим опором 122 Ом.
Резистори R1 і R2 зі струмами і парціальними напругами такі ж, як і в прикладах п.1 і 2, тому вважаються відомими. Орієнтуємося на праву сторону мосту.
1. обчисліть струм через R3 і Rx:
2. обчислити падіння напруги на резисторах R3 і Rx:
Різниця напруг між точками b і c становить 0 вольт, тому що резистори R1 і R3 поглинають 5,4, тому міст тепер збалансований.
Пов'язані сторінки:
