Измервателен мост от Уитстоун и неговото използване

Един от най -популярните мостови вериги, до ден днешен използван в измервателните уреди и в електрическите лаборатории, е измервателният мост Уитстоун, кръстен на английския изобретател Чарлз Уитстоун, който предложи тази схема за измерване на съпротивлението още през 1843 г.

Измервателният мост на Уитстоун е по същество електрически аналог на фармацевтичния баланс на лъча, тъй като тук се използва подобен метод за измерване на компенсацията.

Принципът на действие на измервателния мост се основава на изравняване на потенциалите на средните клеми на две резисторни клони, свързани паралелно, всеки клон има два резистора. Като част от един от клоните се включва резистор, чиято стойност искате да знаете, а в другия — резистор с регулируемо съпротивление (реостат или потенциометър).

Чрез плавно променяне на стойността на съпротивлението на регулируемия резистор се постига нулево отчитане на скалата на галванометъра, включен в диагонала между средните точки на двата споменати клона. В условия, когато галванометърът показва нула, потенциалите на средните точки ще бъдат равни и следователно желаното съпротивление може лесно да се изчисли.

Ясно е, че освен резистори и галванометър, веригата трябва да има захранване за моста, на фигурата тя е показана като галванична клетка Е. Токът тече от положителния към отрицателния, като същевременно се разделя между двата клона в обратно пропорционално на техните съпротивления.

Ако горният и долният резистор в рамото на моста са еднакви по двойки, тоест когато рамената са напълно еднакви, няма причина токът да се появи през диагонала, тъй като потенциалната разлика между точките на свързване на галванометъра е нула . В този случай се казва, че мостът е балансиран или балансиран.

Ако горните резистори са еднакви, а долните не са еднакви, токът ще премине през диагонала, от рамото с голямо по -ниско съпротивление към рамото с по -ниско по -ниско съпротивление, а иглата на галванометъра ще се отклони в подходящата посока.

Така че, ако потенциалите на точките, към които е свързан галванометърът, са равни, тогава съотношенията на стойностите на горния и долния резистор в раменете ще бъдат равни помежду си. По този начин, приравнявайки тези отношения, получаваме уравнение с едно неизвестно. Съпротивленията R1, R2 и R3 трябва първоначално да бъдат измерени с висока точност, след това точността на намиране на резистора Rx (R4) ще бъде висока.

Мостовата верига на Уитстоун често се използва за измерване на температурата, когато един от клоновете на моста включва термометър за съпротивление като неизвестен резистор. Във всеки случай, колкото по -голяма е разликата в съпротивленията в клоните, толкова по -голям ще бъде токът през диагонала, а когато съпротивлението се промени, диагоналният ток също ще се промени.

Това свойство на моста Уитстоун е толкова ценено от онези, които решават проблеми с контрола и измерването и разработват схеми за контрол и автоматизация. Най -малката промяна в съпротивлението в един от клоните води до промяна на тока през моста и тази промяна се записва. Вместо галванометър, в диагонала на моста може да бъде включен амперметър или волтметър, в зависимост от конкретната верига и целта на изследването.

Като цяло, като използвате моста на Уитстоун, можете да измервате различни количества: еластична деформация, осветеност, влажност, топлинен капацитет и т.н.достатъчно е само да включите съответния сензор във веригата вместо измерения резистор, чийто чувствителен елемент ще може да променя съпротивлението си в съответствие с промяната в измерената стойност, дори и да не е електрическа. Обикновено в такива случаи е свързан мост Уитстоун чрез ADC, и по -нататъшна обработка на сигнала, показване на информация на дисплея, действия въз основа на получените данни — всичко това остава въпрос на технология.