Ο όρος «γέφυρα Wheatstone» ονομάζεται επίσης ως γέφυρα αντίστασης, που εφευρέθηκε από το «Charles Wheatstone». Αυτό το κύκλωμα γέφυρας χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των άγνωστων τιμών αντίστασης και ως μέσο ρύθμισης του οργάνου μέτρησης, των αμπερόμετρων, των βολτόμετρων κ.λπ. Τις τελευταίες ημέρες, η γέφυρα Wheatstone χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές, όπως μπορεί να χρησιμοποιηθεί με σύγχρονα op-amp για διασύνδεση διαφόρων αισθητήρων και μετατροπέων για κύκλωμα ενισχυτή μικρό. Αυτό το κύκλωμα γέφυρας είναι κατασκευασμένο με δύο απλές σειριακές και παράλληλες αντιστάσεις μεταξύ ενός ακροδέκτη τροφοδοσίας τάσης και τερματικών γείωσης. Όταν η γέφυρα είναι ισορροπημένη, τότε ο ακροδέκτης γείωσης παράγει μηδενική διαφορά τάσης μεταξύ των δύο παράλληλων κλάδων. Μια γέφυρα Wheatstone αποτελείται από δύο τερματικά i / p και δύο o / p που περιλαμβάνει τέσσερις αντιστάσεις τοποθετημένες σε σχήμα διαμαντιού.

“τύποι μπαταριών μολύβδου οξέος ”

Γέφυρα Wheatstone

Γέφυρα Wheatstone και η λειτουργία του

Μια γέφυρα Wheatstone χρησιμοποιείται ευρέως για τη μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης. Αυτό το κύκλωμα είναι χτισμένο με δύο γνωστές αντιστάσεις , μία άγνωστη αντίσταση και μία μεταβλητή αντίσταση συνδεδεμένη με τη μορφή γέφυρας. Όταν η μεταβλητή αντίσταση ρυθμιστεί, τότε το ρεύμα στο γαλβανόμετρο γίνεται μηδέν, ο λόγος δύο δύο άγνωστων αντιστάσεων είναι ίσος με τον λόγο τιμής της άγνωστης αντίστασης και της προσαρμοσμένης τιμής της μεταβλητής αντίστασης. Χρησιμοποιώντας μια γέφυρα Wheatstone η άγνωστη τιμή ηλεκτρικής αντίστασης μπορεί εύκολα να μετρηθεί.

Ρύθμιση κυκλώματος γέφυρας Wheatstone

Η διάταξη κυκλώματος της γέφυρας Wheatstone φαίνεται παρακάτω. Αυτό το κύκλωμα έχει σχεδιαστεί με τέσσερις βραχίονες, δηλαδή AB, BC, CD & AD και αποτελείται από ηλεκτρική αντίσταση P, Q, R και S. Μεταξύ αυτών των τεσσάρων αντιστάσεων, τα P και Q είναι γνωστές σταθερές ηλεκτρικές αντιστάσεις. Ένα γαλβανόμετρο συνδέεται μεταξύ των ακροδεκτών B & D μέσω ενός διακόπτη S1. Η πηγή τάσης συνδέεται στους ακροδέκτες A & C μέσω ενός διακόπτη S2. Μια μεταβλητή αντίσταση «S» συνδέεται μεταξύ των ακροδεκτών C & D. Το δυναμικό στον ακροδέκτη D ποικίλλει όταν προσαρμόζεται η τιμή της μεταβλητής αντίστασης. Για παράδειγμα, τα ρεύματα I1 και I2 ρέουν στα σημεία ADC και ABC. Όταν η τιμή αντίστασης του CD βραχίονα μεταβάλλεται, τότε το ρεύμα I2 θα ποικίλει επίσης.

Ρύθμιση κυκλώματος γέφυρας Wheatstone

Εάν τείνουμε να προσαρμόσουμε τη μεταβλητή αντίσταση, μια κατάσταση θα μπορούσε να επιστρέψει μία φορά όταν η πτώση τάσης κατά μήκος της αντίστασης S που είναι I2.S γίνεται ειδικά ικανή για την πτώση τάσης σε όλη την αντίσταση Q, δηλαδή I1.Q. Έτσι, το δυναμικό του σημείου Β γίνεται ίσο με το δυναμικό του σημείου D εξ ου και η διαφορά δυναμικού b / n αυτά τα δύο σημεία είναι μηδέν και συνεπώς το ρεύμα μέσω του γαλβανόμετρου είναι μηδέν. Στη συνέχεια, η εκτροπή στο γαλβανόμετρο είναι μηδέν όταν ο διακόπτης S2 είναι κλειστός.

Παραγωγή Γέφυρας Wheatstone

Από το παραπάνω κύκλωμα, τα ρεύματα I1 και I2 είναι

I1 = V / P + Q και I2 = V / R + S

Τώρα το δυναμικό του σημείου Β σε σχέση με το σημείο Γ είναι η πτώση τάσης στο τρανζίστορ Q, τότε η εξίσωση είναι

I1Q = VQ / P + Q ………………………… .. (1)

Το δυναμικό του σημείου D σε σχέση με το C είναι η πτώση τάσης κατά μήκος της αντίστασης S, τότε η εξίσωση είναι

I2S = VS / R + S ………………………… .. (2)

Από την παραπάνω εξίσωση 1 και 2 παίρνουμε,

VQ / P + Q = VS / R + S

' Q / P + Q = S / R + S

P + Q / Q = R + S / S

P / Q + 1 = R / S + 1

P / Q = R / S

R = SxP / Q

Εδώ στην παραπάνω εξίσωση, η τιμή των P / Q και S είναι γνωστή, επομένως η τιμή R μπορεί εύκολα να προσδιοριστεί.

Οι ηλεκτρικές αντιστάσεις της γέφυρας Wheatstone όπως P και Q είναι κατασκευασμένες από καθορισμένη αναλογία, είναι 1: 1 10: 1 (ή) 100: 1 γνωστές ως βραχίονες αναλογίας και ο βραχίονας ρεοστάτη S γίνεται πάντα μεταβλητός από 1-1.000 ohms ή από 1-10.000 ohms

Παράδειγμα Γέφυρας Wheatstone

Το ακόλουθο κύκλωμα είναι μια μη ισορροπημένη γέφυρα Wheatstone, υπολογίστε την τάση o / p στα σημεία C και D και απαιτείται η τιμή της αντίστασης R4 για την εξισορρόπηση του κυκλώματος γέφυρας.

Παράδειγμα Γέφυρας Wheatstone

Ο βραχίονας της πρώτης σειράς στο παραπάνω κύκλωμα είναι ACB
Vc = (R2 / (R1 + R2)) X Vs
R2 = 120ohms, R1 = 80 ohms, Vs = 100
Αντικαταστήστε αυτές τις τιμές στην παραπάνω εξίσωση
Vc = (120 / (80 + 120)) X 100
= 60 βολτ
Ο βραχίονας δεύτερης σειράς στο παραπάνω κύκλωμα είναι ADB

VD = R4 / (R3 + R4) X Vs

DV = 160 / (480 + 160) Χ 100
= 25 βολτ
Η τάση στα σημεία C & D δίνεται ως
Vout = VC-VD
Vout = 60-25 = 35 βολτ.
Η τιμή της αντίστασης R4 απαιτείται για την εξισορρόπηση της γέφυρας γέφυρας Wheatstone δίνεται ως:
R4 = R2 R3 / R1
120Χ480 / 80
720 ωμ.

Έτσι, επιτέλους μπορούμε να συμπεράνουμε ότι, η γέφυρα Wheatstone έχει δύο ακροδέκτες i / p & δύο o / p, δηλαδή A & B, C & D. Όταν το παραπάνω κύκλωμα είναι ισορροπημένο, η τάση στα τερματικά o / p είναι μηδέν βολτ. Όταν η γέφυρα Wheatstone δεν είναι ισορροπημένη, η τάση o / p μπορεί να είναι + ve ή –ve ανάλογα με την κατεύθυνση της ανισορροπίας.

Εφαρμογή του Wheatstone Bridge

Η εφαρμογή της γέφυρας Wheatstone είναι ανιχνευτής φωτός χρησιμοποιώντας κύκλωμα γέφυρας Wheatstone

Κύκλωμα ανιχνευτή φωτός γέφυρας Wheatstone

Ισορροπημένα κυκλώματα γεφυρών χρησιμοποιούνται σε πολλά ηλεκτρονικές εφαρμογές για τη μέτρηση των αλλαγών στην ένταση του φωτός, της καταπόνησης ή της πίεσης. Οι διάφοροι τύποι ανθεκτικών αισθητήρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε κύκλωμα γέφυρας Wheatstone περιλαμβάνουν: ποτενσιόμετρα, LDR, μετρητές πίεσης και θερμίστορ κ.λπ.

Οι εφαρμογές γέφυρας Wheatstone χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση ηλεκτρικών και μηχανικών ποσοτήτων. Όμως, η απλή εφαρμογή γέφυρας Wheatstone είναι η μέτρηση φωτός χρησιμοποιώντας φωτοανθεκτική συσκευή. Στο κύκλωμα γέφυρας Wheatstone, μια αντίσταση που εξαρτάται από το φως τοποθετείται στη θέση μιας από τις αντιστάσεις.

Το LDR είναι ένας παθητικός ανθεκτικός αισθητήρας, ο οποίος χρησιμοποιείται για τη μετατροπή των επιπέδων ορατού φωτός σε μεταβολή στην αντίσταση και αργότερα σε τάση. Το LDR μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση και την παρακολούθηση του επιπέδου έντασης φωτός. Το LDR έχει αρκετή αντίσταση Megha ohms σε σκοτεινό ή σκοτεινό φως περίπου 900Ω σε 100 Lux έντασης φωτός και κάτω σε περίπου 30ohms σε έντονο φως. Συνδέοντας την εξαρτώμενη από το φως αντίσταση στο κύκλωμα γέφυρας Wheatstone, μπορούμε να μετρήσουμε και να παρακολουθήσουμε τις αλλαγές στα επίπεδα φωτός.

Αυτό αφορά την αρχή της γέφυρας Wheatstone και της γέφυρας Wheatstone, που λειτουργεί με την εφαρμογή. Ελπίζουμε να έχετε καλύτερη κατανόηση αυτής της έννοιας. Επιπλέον, τυχόν ερωτήσεις ή αμφιβολίες σχετικά με αυτό το άρθρο ή έργα ηλεκτρονικής , δώστε τα σχόλιά σας σχολιάζοντας την παρακάτω ενότητα σχολίων.