Wheatstone matavimo tiltas ir jo naudojimas
Vienas iš populiariausių tilto grandinės, vis dar naudojamas matavimo prietaisuose ir elektros laboratorijose, yra Wheatstone matavimo tiltas, pavadintas anglų išradėjo Charleso Wheatstone'o vardu, kuris pasiūlė šią varžos matavimo schemą dar 1843 m.
Wheatstone matavimo tiltelis iš esmės yra farmacinio pluošto balanso elektrinis analogas, nes čia naudojamas panašus kompensavimo matavimo metodas.
Matavimo tiltelio veikimo principas pagrįstas dviejų lygiagrečiai sujungtų rezistorių šakų vidurinių gnybtų potencialų išlyginimu, kiekviena šaka turi po du rezistorius. Vienoje iš šakų yra rezistorius, kurio vertę norite sužinoti, o kitoje - rezistorius su reguliuojama varža (reostatas arba potenciometras).
Sklandžiai keičiant reguliuojamo rezistoriaus varžos vertę, galvanometro skalėje, įtrauktame į įstrižainę tarp dviejų minėtų šakų vidurio taškų, gaunamas nulis.Esant sąlygoms, kai galvanometras rodo nulį, vidurio taškų potencialai bus vienodi, todėl galima nesunkiai apskaičiuoti norimą varžą.
Akivaizdu, kad be rezistorių ir galvanometro grandinėje turi būti maitinimas tiltui, paveikslėlyje jis pavaizduotas kaip galvaninis elementas E. Srovė teka iš teigiamos į neigiamą, o dalijasi tarp dviejų atšakų. atvirkščiai proporcingai jų varžoms.
Jei tilto svirties viršutinis ir apatinis rezistoriai poromis yra vienodi, tai yra, kai petys yra visiškai vienodos, nėra jokios priežasties srovei atsirasti skersai įstrižainės, nes potencialų skirtumas tarp prijungimo taškų galvanometro yra nulis. Šiuo atveju sakoma, kad tiltas yra subalansuotas arba subalansuotas.
Jei viršutiniai rezistoriai yra vienodi, o apatiniai - ne, srovė tekės įstrižai, nuo didesnio pasipriešinimo peties iki mažesnės varžos peties, o galvanometro adata pasisuks reikiama kryptimi.
Taigi, jei taškų, prie kurių prijungtas galvanometras, potencialai yra lygūs, tada viršutinių ir apatinių rezistorių reikšmių santykis rankose bus lygus vienas kitam. Taigi, sulyginę šiuos ryšius, gauname lygtį su vienu nežinomuoju. Iš pradžių varžas R1, R2 ir R3 reikia išmatuoti labai tiksliai, tada rezistoriaus Rx (R4) radimo tikslumas bus didelis.
Wheatstone tilto grandinė dažnai naudojama temperatūrai matuoti, kai įsijungia viena iš tilto atšakų atsparumo termometras kaip nežinomas rezistorius.Bet kokiu atveju, kuo didesnis varžų skirtumas šakose, tuo didesnė bus srovė per įstrižainę, o pasikeitus varžai, keisis ir įstrižainė.
Šią Wheatstone tilto savybę taip vertina tie, kurie sprendžia valdymo ir matavimo problemas bei kuria valdymo ir automatizavimo schemas. Mažiausias varžos pokytis vienoje iš šakų sukelia srovės per tiltą pokytį, ir šis pokytis užfiksuojamas. Vietoj galvanometro, atsižvelgiant į konkrečią grandinę ir tyrimo tikslą, tilto įstrižainėje gali būti įtrauktas ampermetras arba voltmetras.
Apskritai, naudojant Wheatstone tiltą, galima išmatuoti įvairius dydžius: elastinę deformaciją, apšvietimą, drėgmę, šiluminę talpą ir pan., užtenka tik į grandinę įtraukti atitinkamą jutiklį, o ne išmatuotą rezistorių, kurio jautrus elementas gebėti pakeisti varžą atitinka išmatuotos vertės pokytį, net jei jis nėra elektrinis. Dažniausiai tokiais atvejais jungiamas Vitstono tiltas per ADC, ir tolesnis signalo apdorojimas, informacijos rodymas ekrane, veiksmai pagal gautus duomenis – visa tai lieka technologijos reikalas.