Употреба моста Вхеатстоне за мерење неелектричних величина

Вхеатстоне Бридге је електрични круг дизајниран за мерење величине електричног отпора. Ову шему први је предложио британски физичар Самуел Цхристие 1833. године, а 1843. године побољшао ју је проналазач Цхарлес Вхеатстоне. Принцип рада ове шеме сличан је деловању механичких апотекарских вага, али овде нису изједначене силе, већ електрични потенцијали.

Круг Вхеатстоне моста садржи две гране од којих су потенцијали средњих терминала (Д и Б) изједначени током процеса мерења. Једна од грана моста садржи отпор Рк, чија се вредност отпора мора одредити.

Супротна грана садржи реостат Р2 - подесив отпор. Између средњих закључака грана укључен је индикатор Г, који може бити галванометар, волтметар, нулта индикатор или амперметар.

Током процеса мерења, отпор реостата се постепено мења све док индикатор не покаже нулу. То значи да су потенцијали средњих точака моста између којих је повезан једнаки једни другима, а разлика потенцијала између њих је нула.

Када се стрелица индикатора (галванометар) помера у једном или другом смеру од нуле, то значи да кроз њу тече струја, па мост и даље није у равнотежи. Ако је индикатор тачно нула, мост је уравнотежен.

Очигледно је да ако је однос горњег и доњег отпора у левом рамену моста једнак односу отпора десног рамена моста, равнотежа (или равнотежа) моста настаје једноставно због нулте разлике потенцијала између стезаљки галванометра.

А ако се вредности три отпора моста (укључујући тренутни отпор реостата) прво мере са довољно малом грешком, тада ће се жељени отпор Рк наћи с довољно великом тачношћу. Верује се да се отпор галванометра може занемарити.

Вхеатстоне мост је у основи универзалан и применљив је не само за мерење отпора отпорника, већ и да би се пронашли разни неелектрични параметри, довољно је да сам неелектрични сензор магнитуде буде отпоран.

Тада се отпор сензорског елемента, који се мења под неелектричним утицајем на њега, може мерити помоћу Вхеатстоне мостовског круга, па се одговарајућа неелектрична количина може наћи с малом грешком.

Дакле, може се наћи вредност вредности: механичка деформација (мерилници напрезања), температура, осветљење, топлотна проводљивост, топлотни капацитет, влажност, па чак и састав материје.

Мјерни инструменти на бази пшеничног моста обично узимају очитања са мостапреко аналогно-дигиталног претварачаповезан са дигиталним рачунарским уређајем, као што је микроконтролер са уграђеним програмом који врши линеаризацију (замењујући нелинеарне податке приближном линеарном), скалирање и претварање примљених података у нумеричку вредност измерене неелектричне количине у одговарајућим мерним јединицама, као и исправљање грешака и излаз у читљивој дигиталној форма.

На пример, подне ваге отприлике раде на овом принципу. Поред тога, хармонијска анализа може се одмах извести помоћу софтверских метода итд.

Такозвани мјерачи напона (отпорнички сензори механичког напрезања) користе се у електронским вагама, у динамометрима, манометрима, торзиометрима и тензометрима.

Мерач затезања је једноставно залепљен на деформабилном делу, укључен је у раме моста, док ће напон у дијагонали моста бити пропорционалан механичком напрезању на које сензор реагује - његов отпор се мења.

Помоћу неравнотеже моста измерите величину ове неравнотеже и тако пронађите, на пример, тежину тела. Сензор, успут, такође може бити пиезоелектричан ако се мери брза или динамичка деформација.

Када је потребно измерити температуру, користе се отпорни сензори, чији отпор варира у зависности од температуре тела или медијума који се испитује. Сензор можда чак и не долази у контакт са телом, већ више опажа термичко зрачење, као што се догађа код болометријских пирометара.

Принцип рада болометријског пирометра заснован је на промени електричног отпора термосензитивног елемента услед његовог загревања под утицајем апсорбованог тока електромагнетне енергије. Танка плоча платине, потамњена за бољу апсорпцију радијације, брзо се загрева услед мале дебљине под утицајем зрачења, а отпорност се повећава.

На сличан начин раде отпорни термометри са позитивним коефицијентом температуре и термистори са негативним коефицијентом температуре на бази полуводича.

Када се температура промени индиректно, могуће је измерити топлотну проводљивост, топлотни капацитет, проток течности или гаса, концентрацију компонената гасне смеше итд. Индиректна мерења ове врсте користе се у гасној хроматографији и у термокаталитичким сензорима.

Фоторесистори мењају отпор под утицајем осветљења, а за мерење протока јонизујућег зрачења користе се специјализовани отпорнички сензори.

Како се користе фоторесистори, фотодиоди и фототрансистори

Аналогни сензори: апликација, начини повезивања са контролером

Спајање аналогних сензора на Ардуино, очитавање сензора

Мерење температуре и влажности на Ардуину - избор метода

Како су уређени и раде уређаји за мерење отпора