Wheatstone Bridge/Working,Example,Applications
이 튜토리얼에서는 Wheatstone Bridge 에 대해 배우게됩니다. 우리는 Wheatstone Bridge 의 작동 원리,몇 가지 예제 회로 및 몇 가지 중요한 응용 프로그램을 볼 것입니다.
개요
소개를 휘트스톤 브리지
현실 세계에서 우리가 다양한 신호의,그들 중 일부는 측정의 변화에 의해성하고 그들 중 일부는 인덕턴스 및 커패시턴스.
경우에 우리는 고려한 저항,대부분의 산업 센서 온도,변형,습도,변위,액면계,등등. 변수 변화에 대한 저항 값의 변화를 생성합니다. 따라서 모든 저항 센서에 대한 신호 컨디셔닝이 필요합니다.
일반적으로 저항력 측정은 세 가지 유형으로 나누어,낮은 저항 측정,매체 저항성 측정하고 높은 저항성 측정합니다. 저항 측정이 아마도 몇 밀리 옴에서 마이크로 옴에 이르면 낮은 저항 측정으로 간주됩니다.
이 측정은 실제로 연구 목적으로 사용됩니다. 측정이 1ohm 에서 100k 인 경우 일반적으로 중간 저항 측정이라고합니다. 전위차계,서미스터 등 측정은이 범주 아래에 있습니다.
그리고 매우 높은 저항 측정은 100 킬로 옴에서 100 메가 옴 이상으로 간주됩니다. 저항의 중간 값을 찾기 위해 다른 방법이 사용되지만 대부분 휘트 스톤 브리지가 사용됩니다.
Wheatstone Bridge 란 무엇입니까?
저항을 찾는 가장 일반적이고 간단한 브리지 네트워크는 DC Wheatstone Bridge 입니다. 이 교량은 저항에 있는 작은 변화가 감지기 신청에서 같이 측정될 곳에 이용됩니다. 이는 저항 변화를 트랜스 듀서의 전압 변화로 변환하는 데 사용됩니다.
이 브리지와 연산 증폭기의 조합은 다양한 트랜스 듀서 및 센서의 산업에서 광범위하게 사용됩니다. 휘트스톤 브리지 구성되어 있는 네 개의 저항기를 연결되어 있는 모양의 다이아몬드와 공급원 및 나타내는 악기 그림에서와 같이.
이 다리를 찾기 위해 사용 알 저항이 매우 정확하게 비교하여 그것으로 알려진 값의 저항. 이 브리지에서 null 또는 balanced condition 은 저항을 찾는 데 사용됩니다.
이 교량 균형 조건 전압 지점에서는 C 및 D 같아야 합니다. 따라서 검류계를 통해 전류가 흐르지 않습니다. 균형 상태를 얻으려면 저항 중 하나가 가변적이어야합니다.
From the figure,
The voltage at point D = V × RX / (R3 + RX)
The voltage at point C = V × R2 / (R1 + R2)
The voltage (V) across galvanometer or between C and D is,
VCD = V × RX / (R3 + RX) − V R2 / (R1 + R2)
When the bridge is balanced VCD = 0,
So,
V × RX / (R3 + RX) = V R2 / (R1 + R2)
RXR1 + RXR2 = R2R3 + R2RX
R1RX= R2R3
R2/R1= RX/R3
This 다리의 균형을 맞추는 조건입니다. 와를 찾는 알 수 없는 값의 저항
RX=R3×(R2/R1)
위에서 방정식 R4 또는 Rx 계산할 수 있습에서 알려진 값은 저항의 R3 과의 비율 R2/R1. 따라서 대부분의 경우 R2 및 R1 값은 고정되어 있으며 r3 값은 가변적이어서 null 값이 달성되고 브리지가 균형을 이룹니다.
작동 원리
없이 검류계,교량 회로 보인처럼 전압 분배기 회로와 같이 아래 그림에 나와 있습니다. 한 암에 대해 r1=20ohm,R2=40ohm 을 고려하고 다른 암에 대해 r3 과 R4 의 동일한 값을 각각 고려하십시오.
현재의 흐름에서 첫 번째 팔
I1=V/(R1+R2)
I1=12V/(20+40)
I1=0.2
그리고 전압 지점에서 C 은 동일한 전압 강하에서 저항기 R2
VR2=I1×R2=0.2×40=8V
마찬가지로 전압 R1 은 4V(0.2×20). 동일한 저항 값으로 인해 R4 및 R3 의 전압은 각각 R1 및 R2 의 전압과 동일합니다. 따라서 점에서 a 와 B 전압은 동일하므로 검류계는 전위차가 0 인 제로 판독 값을 보여줍니다. 이 경우 다리는 균형 상태에 있다고합니다.
두 번째 arm 의 저항을 역전 시키면 직렬 회로로 인해 전류 흐름이 동일하다고 가정합니다. 그러나 저항 r4 를 가로 지르는 전압,즉 0.2*20=4v 가 변경됩니다. 따라서이 조건에서 점 a 와 B 를 가로 지르는 전압은 다르며 8–4=4V 의 전위차가 존재합니다.이것은 브리지의 불균형 상태입니다.
의 예를 휘트스톤 브리지
위에서,휘트스톤 브리지 불균형은 경우 전압을 읽지 않습니다. 이 판독 값은 양수 또는 음수 일 수 있습니다.미터 단자의 전압의 자격에 따라 다릅니다. 생각해 봅시 아래의 회로를 휘트스톤 브리지에 연결되어를 찾는 알 수 없는 저항값으로 사용하여 저항기의 십자가 변수 저항의 R3.
우리가 알고있는 조건에 대한 교량 균형
R4=R3×R2/R1
Rx=RBOX×(10×103)/(10×103)
Rx=RBOX
이 경우 여기에,휘트스톤 브리지 균형을 조정하여 십 년간 저항 상자까지 읽기 전압계 제로 값입니다. 그리고 상자의 해당 저항 값은 알 수없는 저항과 같습니다. 전압 널 조건이 저항 십년 상자의 250 옴에서 발생한다고 가정하면 알 수없는 저항도 250 옴입니다.
휘트스톤 브리지 스트레인 측정
가장 일반적으로 측정하기 위해 변형,스트레인 게이지를 사용되는 전기 저항이 변화하에 비례하는 변형 장치입니다. 실제로 스트레인 게이지 저항의 범위는 30 옴에서 3000 옴입니다. 주어진 변형에 대해 저항 변화는 전체 범위의 일부일 수 있습니다. 따라서 높은 정확도로 저항 변화의 극히 일부를 측정하기 위해 휘트 스톤 브리지 구성이 사용됩니다. 아래 그림은 알 수없는 저항이 스트레인 게이지로 대체되는 휘트 스톤 브리지를 보여줍니다.
에서는 위의 회로,두 개의 저항 R1,R2 이 같은지 서로 비교하기 위해서 및 R3 은 가변 저항기가 있습니다. 없이 강제 적용되는 스트레인 게이지,저항기 다양하고 마지막에 위치해 있는 등 전압계를 나타냅니다 영향. 이를 브리지 밸런싱 조건이라고합니다. 이 조건은 게이지에 변형이 없음을 나타냅니다.
스트레인 게이지가 긴장되거나 압축되면 저항이 증가하거나 감소 할 수 있습니다. 따라서 이것은 다리의 균형이 맞지 않게합니다. 이것은 전압계에 전압 표시가 변형 변화에 대응 생산. 스트레인 게이지에 적용된 변형이 더 많으면 미터 단자를 가로 지르는 전압 차이가 더 큽니다. 변형이 0 이면 브리지가 균형을 이루고 미터는 제로 판독 값을 보여줍니다.
이것은 정확한 측정을 위해 휘트 스톤 브리지를 사용하는 저항 측정에 관한 것입니다. 저항의 분수 측정으로 인해 휘트 스톤 브리지는 주로 스트레인 게이지 및 온도계 측정에 사용됩니다.
응용 프로그램
- 휘트스톤 브리지 사용 측정을 위해 매우 낮은 저항 값을 정확하게 합니다.
- 연산 증폭기와 함께 Wheatstone bridge 는 온도,변형률,빛 등과 같은 물리적 매개 변수를 측정하는 데 사용됩니다.
- Wheatstone bridge 의 변형을 사용하여 용량,인덕턴스 및 임피던스를 측정 할 수도 있습니다.