Wheatstonen mittasilta ja sen käyttö
Yksi suosituimmista siltapiirit, jota käytetään edelleen mittauslaitteissa ja sähkölaboratorioissa, on Wheatstonen mittasilta, joka on nimetty englantilaisen keksijän Charles Wheatstonen mukaan, joka ehdotti tätä resistanssin mittausjärjestelmää jo vuonna 1843.
Wheatstonen mittasilta on pohjimmiltaan farmaseuttisen sädevaa'an sähköinen analogi, koska tässä käytetään samanlaista kompensointimittausmenetelmää.
Mittaussillan toimintaperiaate perustuu kahden rinnakkain kytketyn vastushaaran keskinapojen potentiaalien tasaamiseen, jokaisessa haarassa on kaksi vastusta. Osana yhtä haaraa sisältyy vastus, jonka arvon haluat tietää, ja toisessa - vastus, jossa on säädettävä vastus (reostaatti tai potentiometri).
Vaihtelemalla tasaisesti säädettävän vastuksen resistanssiarvoa saadaan nollalukema galvanometrin asteikolla, joka sisältyy kahden mainitun haaran keskipisteiden väliseen diagonaaliin.Olosuhteissa, joissa galvanometri lukee nollaa, keskipisteiden potentiaalit ovat yhtä suuret ja siksi haluttu resistanssi voidaan helposti laskea.
On selvää, että vastusten ja galvanometrin lisäksi piirissä tulee olla syöttö sillalle, kuvassa se on esitetty galvaanisena kennona E. Virta kulkee plussasta negatiiviseen ja jakaantuu kahden haaran välillä. käänteisesti verrannollinen niiden resistanssiin.
Jos sillan varren ylä- ja alavastukset ovat samat pareittain, eli kun varret ovat täsmälleen samat, ei ole mitään syytä virran esiintyä diagonaalin poikki, koska liitäntäpisteiden välinen potentiaaliero galvanometristä on nolla. Tässä tapauksessa sillan sanotaan olevan tasapainossa tai tasapainossa.
Jos ylemmät vastukset ovat samat ja alemmat eivät, virta kulkee vinosti, suuremman resistanssin varresta pienemmän vastuksen varteen ja galvanometrin neula taipuu oikeaan suuntaan.
Joten jos niiden pisteiden potentiaalit, joihin galvanometri on kytketty, ovat yhtä suuret, käsivarsien ylemmän ja alemman vastuksen arvojen suhteet ovat yhtä suuret. Siten vertaamalla nämä suhteet, saamme yhtälön yhden tuntemattoman kanssa. Resistanssit R1, R2 ja R3 tulee mitata aluksi suurella tarkkuudella, sitten vastuksen Rx (R4) löytämisen tarkkuus on korkea.
Wheatstonen siltapiiriä käytetään usein lämpötilan mittaamiseen, kun yksi siltahaaroista käynnistyy vastuslämpömittari tuntemattomana vastuksena.Joka tapauksessa, mitä suurempi vastusten ero on haaroissa, sitä suurempi on diagonaalin läpi kulkeva virta, ja kun vastus muuttuu, myös diagonaalivirta muuttuu.
Tätä Wheatstonen sillan ominaisuutta arvostavat suuresti ne, jotka ratkaisevat ohjaus- ja mittausongelmia sekä kehittävät ohjaus- ja automaatiojärjestelmiä. Pieninkin muutos resistanssissa yhdessä haarassa aiheuttaa muutoksen sillan läpi kulkevassa virrassa, ja tämä muutos kirjataan. Galvanometrin sijasta sillan diagonaaliin voidaan sisällyttää ampeerimittari tai volttimittari, riippuen tietystä piiristä ja tutkimuksen tarkoituksesta.
Yleensä Wheatstone-sillalla voidaan mitata erilaisia suureita: elastinen muodonmuutos, valaistus, kosteus, lämpökapasiteetti jne. Riittää vain, että piiriin sisällytetään vastaava anturi mitatun vastuksen sijaan, jonka herkkä elementti pysty muuttamaan vastusta on yhdenmukainen mitatun arvon muutoksen kanssa, vaikka se ei olisi sähköistä. Yleensä tällaisissa tapauksissa yhdistetään Wheatstonen silta ADC:n kautta, ja signaalin jatkokäsittely, tietojen näyttäminen näytöllä, vastaanotettuihin tietoihin perustuvat toimet – kaikki tämä on teknologiakysymys.