Jembatan pengukur Wheatstone dan kegunaannya

Salah satu yang paling populer sirkuit jembatan, masih digunakan sampai sekarang dalam alat ukur dan di laboratorium listrik, adalah jembatan pengukur Wheatstone, dinamai penemu Inggris Charles Wheatstone, yang mengusulkan skema pengukuran resistansi ini sejak tahun 1843.

Jembatan pengukur Wheatstone pada dasarnya adalah analog elektrik dari neraca sinar farmasi, karena metode pengukuran kompensasi yang serupa digunakan di sini.

Prinsip pengoperasian jembatan pengukur didasarkan pada penyamaan potensi terminal tengah dari dua cabang resistor yang dihubungkan secara paralel, masing-masing cabang memiliki dua resistor. Salah satu cabang termasuk resistor yang nilainya ingin Anda ketahui, dan yang lain - resistor dengan resistansi yang dapat disesuaikan (rheostat atau potensiometer).

Dengan memvariasikan nilai resistansi resistor yang dapat disetel secara halus, pembacaan nol diperoleh pada skala galvanometer yang termasuk dalam diagonal antara titik tengah kedua cabang yang disebutkan.Dalam kondisi di mana galvanometer membaca nol, potensi titik tengah akan sama dan oleh karena itu resistansi yang diinginkan dapat dengan mudah dihitung.

Jelas bahwa selain resistor dan galvanometer, rangkaian harus memiliki suplai untuk jembatan, pada gambar ditunjukkan sel galvanik E. Arus mengalir dari positif ke negatif, sambil membagi antara dua cabang di berbanding terbalik dengan resistensi mereka.

Jika resistor atas dan bawah di lengan jembatan sama berpasangan, yaitu, ketika lengannya persis sama, tidak ada alasan arus muncul melintasi diagonal, karena perbedaan potensial antara titik sambungan galvanometer adalah nol. Dalam hal ini jembatan dikatakan balance atau seimbang.

Jika resistor atas sama dan resistor bawah tidak, arus akan mengalir secara diagonal, dari lengan resistansi tinggi ke lengan resistansi rendah, dan jarum galvanometer akan membelok ke arah yang sesuai.

Jadi, jika potensi titik-titik yang terhubung dengan galvanometer sama, maka rasio nilai resistor atas dan bawah pada lengan akan sama satu sama lain. Jadi, menyamakan hubungan ini, kami memperoleh persamaan dengan satu yang tidak diketahui. Resistansi R1, R2 dan R3 harus diukur dengan akurasi tinggi pada awalnya, maka akurasi menemukan resistor Rx (R4) akan tinggi.

Rangkaian jembatan Wheatstone sering digunakan untuk mengukur suhu saat salah satu cabang jembatan menyala termometer resistansi sebagai resistor yang tidak diketahui.Bagaimanapun, semakin besar perbedaan resistansi di cabang-cabang, semakin besar arus yang melalui diagonal, dan ketika resistansi berubah, arus diagonal juga akan berubah.

Properti jembatan Wheatstone ini sangat dihargai oleh mereka yang memecahkan masalah kontrol dan pengukuran serta mengembangkan skema kontrol dan otomasi. Perubahan resistansi sekecil apa pun di salah satu cabang menyebabkan perubahan arus melalui jembatan, dan perubahan ini dicatat. Alih-alih galvanometer, ammeter atau voltmeter dapat dimasukkan dalam diagonal jembatan, tergantung pada rangkaian tertentu dan tujuan penelitian.

Secara umum, dengan menggunakan jembatan Wheatstone, Anda dapat mengukur berbagai kuantitas: deformasi elastis, iluminasi, kelembapan, kapasitas panas, dll. cukup dengan memasukkan sensor yang sesuai di sirkuit alih-alih resistor yang diukur, elemen sensitifnya akan dapat mengubah resistansi konsisten dengan perubahan nilai terukur, bahkan jika itu bukan listrik. Biasanya dalam kasus seperti itu jembatan Wheatstone terhubung melalui ADC, dan pemrosesan sinyal lebih lanjut, tampilan informasi pada layar, tindakan berdasarkan data yang diterima - semua ini tetap menjadi masalah teknologi.