Der Begriff „Wheatstone-Brücke“ wird auch als Widerstandsbrücke bezeichnet, die von „Charles Wheatstone“ erfunden wurde. Diese Brückenschaltung wird zur Berechnung unbekannter Widerstandswerte und als Mittel zur Regelung von Messgeräten, Amperemeter, Voltmeter usw. verwendet. Die vorliegenden digitalen Millimeter bieten jedoch die einfachste Möglichkeit, einen Widerstand zu berechnen. In den letzten Tagen wird die Wheatstone-Brücke in vielen Anwendungen verwendet, beispielsweise mit modernen Operationsverstärkern, an die verschiedene Sensoren und Wandler angeschlossen werden können Verstärkerschaltung s. Diese Brückenschaltung besteht aus zwei einfachen seriellen und parallelen Widerständen zwischen einem Spannungsversorgungsanschluss und Erdungsanschlüssen. Wenn die Brücke symmetrisch ist, erzeugt der Erdungsanschluss eine Spannungsdifferenz von Null zwischen den beiden parallelen Zweigen. Eine Wheatstone-Brücke besteht aus zwei I / P- und zwei O / P-Anschlüssen mit vier rautenförmig angeordneten Widerständen.
Wheatstone Bridge
Wheatstone Bridge und ihre Funktionsweise
Eine Wheatstone-Brücke wird häufig zur Messung des elektrischen Widerstands verwendet. Diese Schaltung ist gebaut mit zwei bekannten Widerständen ein unbekannter Widerstand und ein variabler Widerstand, die in Form einer Brücke verbunden sind. Wenn der variable Widerstand eingestellt wird, wird der Strom im Galvanometer Null, das Verhältnis von zwei zwei unbekannten Widerständen ist gleich dem Verhältnis des Wertes des unbekannten Widerstands und des eingestellten Wertes des variablen Widerstands. Mit einer Wheatstone-Brücke kann der unbekannte elektrische Widerstandswert leicht gemessen werden.
Wheatstone Bridge Circuit Arrangement
Die Schaltungsanordnung der Wheatstone-Brücke ist unten gezeigt. Diese Schaltung ist mit vier Armen ausgelegt, nämlich AB, BC, CD & AD, und besteht aus dem elektrischen Widerstand P, Q, R und S. Unter diesen vier Widerständen sind P und Q bekannte feste elektrische Widerstände. Ein Galvanometer ist über einen S1-Schalter zwischen den B & D-Klemmen angeschlossen. Die Spannungsquelle ist über einen Schalter S2 mit den A & C-Klemmen verbunden. Ein variabler Widerstand „S“ ist zwischen den Klemmen C und D angeschlossen. Das Potential an Klemme D ändert sich, wenn sich der Wert des variablen Widerstands anpasst. Beispielsweise fließen die Ströme I1 und I2 durch die Punkte ADC und ABC. Wenn sich der Widerstandswert von Arm CD ändert, ändert sich auch der I2-Strom.
Wheatstone Bridge Circuit Arrangement
Wenn wir dazu neigen, den variablen Widerstand einzustellen, könnte ein Sachverhalt einmal zurückkehren, wenn der Spannungsabfall über dem Widerstand S, der I2.S ist, spezifisch zum Spannungsabfall über dem Widerstand Q fähig wird, d. H. I1.Q. Somit wird das Potential des Punktes B gleich dem Potential des Punktes D, daher ist die Potentialdifferenz b / n dieser beiden Punkte Null, daher ist der Strom durch das Galvanometer Null. Dann ist die Auslenkung im Galvanometer Null, wenn der S2-Schalter geschlossen ist.
Ableitung der Wheatstone-Brücke
Aus der obigen Schaltung sind die Ströme I1 und I2
I1 = V / P + Q und I2 = V / R + S.
Das Potential von Punkt B in Bezug auf Punkt C ist nun der Spannungsabfall über dem Q-Transistor, dann ist die Gleichung
I1Q = VQ / P + Q ……………………… .. (1)
Das Potential von Punkt D in Bezug auf C ist der Spannungsabfall über dem Widerstand S, dann ist die Gleichung
I2S = VS / R + S ……………………… .. (2)
Aus der obigen Gleichung 1 und 2 erhalten wir:
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.
Hier in der obigen Gleichung sind die Werte von P / Q und S bekannt, so dass der R-Wert leicht bestimmt werden kann.
Die elektrischen Widerstände der Wheatstone-Brücke wie P und Q haben ein bestimmtes Verhältnis, sie sind 1: 1 10: 1 (oder) 100: 1, bekannt als Verhältnisarme, und der Rheostatarm S ist immer variabel von 1-1000 Ohm oder von 1-10.000 Ohm
Beispiel einer Wheatstone Bridge
Die folgende Schaltung ist eine unsymmetrische Wheatstone-Brücke. Berechnen Sie die O / P-Spannung an den C- und D-Punkten und der Wert des Widerstands R4 ist erforderlich, um die Brückenschaltung auszugleichen.
Beispiel einer Wheatstone Bridge
Der erste Serienarm in der obigen Schaltung ist ACB
Vc = (R2 / (R1 + R2)) X Vs
R2 = 120 Ohm, R1 = 80 Ohm, Vs = 100
Ersetzen Sie diese Werte in der obigen Gleichung
Vc = (120 / (80 + 120)) x 100
= 60 Volt
Der zweite Serienarm in der obigen Schaltung ist ADB
VD = R4 / (R3 + R4) X Vs
DV = 160 / (480 + 160) x 100
= 25 Volt
Die Spannung an den Punkten C & D ist gegeben als
Vout = VC-VD
Vout = 60-25 = 35 Volt.
Der Wert des R4-Widerstands ist erforderlich, um die Wheatstone-Brückenbrücke auszugleichen.
R4 = R2 R3 / R1
120 x 480/80
720 Ohm.
Schließlich können wir daraus schließen, dass die Wheatstone-Brücke zwei i / p- und zwei o / p-Anschlüsse hat, nämlich A & B, C & D. Wenn die obige Schaltung ausgeglichen ist, beträgt die Spannung an den o / p-Anschlüssen null Volt. Wenn die Wheatstone-Brücke unsymmetrisch ist, kann die O / P-Spannung abhängig von der Unsymmetrierichtung entweder + ve oder –ve sein.
Anwendung der Wheatstone Bridge
Die Anwendung der Wheatstone-Brücke ist ein Lichtdetektor unter Verwendung einer Wheatstone-Brückenschaltung
Wheatstone Bridge Lichtdetektorschaltung
In vielen Fällen werden symmetrische Brückenschaltungen verwendet elektronische Anwendungen um Änderungen der Intensität von Licht, Dehnung oder Druck zu messen. Die verschiedenen Arten von Widerstandssensoren, die in einer Wheatstone-Brückenschaltung verwendet werden können, umfassen: Potentiometer, LDRs, Dehnungsmessstreifen und Thermistoren usw.
Wheatstone-Brückenanwendungen werden verwendet, um elektrische und mechanische Größen zu erfassen. Die einfache Wheatstone-Brückenanwendung ist jedoch die Lichtmessung mit einem photoresistiven Gerät. In der Wheatstone-Brückenschaltung wird ein lichtabhängiger Widerstand anstelle eines der Widerstände platziert.
Ein LDR ist ein passiver Widerstandssensor, mit dem die sichtbaren Lichtpegel in eine Widerstandsänderung und später in eine Spannung umgewandelt werden. Mit LDR kann die Lichtintensität gemessen und überwacht werden. LDR hat einen Widerstand von mehreren Megha Ohm bei schwachem oder dunklem Licht um 900 Ω bei einer Lichtintensität von 100 Lux und bei hellem Licht bis zu 30 Ohm. Durch Anschließen des lichtabhängigen Widerstands an die Wheatstone-Brückenschaltung können wir die Änderungen der Lichtpegel messen und überwachen.
Hier dreht sich alles um die Wheatstone-Brücke und das Wheatstone-Brückenprinzip, das mit der Anwendung zusammenarbeitet. Wir hoffen, dass Sie dieses Konzept besser verstehen. Darüber hinaus Fragen oder Zweifel zu diesem Artikel oder Elektronikprojekte Bitte geben Sie Ihr Feedback, indem Sie im Kommentarbereich unten einen Kommentar abgeben.
Bildnachweis:
- Wheatstone Brücke vorbei Sohn
- Wheatstone Bridge Circuit Arrangement von electric4u
- Wheatstone Bridge Lichtdetektor von Elektronik-Tutorials
