Balansarea punții Wheatstone cu rezistență de tracțiune

Echilibrarea podului Wheatstone cu un rezistor de tracțiune.
Efectul parametrilor rezistenței de tracțiune asupra dezechilibrului punții Wheatstone.

Podul Wheatstone este adesea utilizat în proiectarea diferitelor tipuri de senzori (convertoare primare). forța de măsură, deplasarea, câmpul magnetic etc. Permite obținerea unei sensibilități mai ridicate, a liniarității, a stabilității temperaturii în comparație cu rezistențele unice. Într-una dintre diagonalele podului Wheatstone, este pornită o sursă de tensiune continuă (DC sau AC), în cealaltă - un amplificator de măsurare diferențială.

Cea mai simplă modalitate de a echilibra podul Wheatstone (setarea tensiunii de ieșire zero la valoarea zero a parametrului măsurat) este de a conecta paralel una dintre brațele sale la rezistența de tracțiune. Alegerea brațului și dimensiunea rezistenței de tracțiune depind de dezechilibrul inițial al podului. Parametrii rezistenței de tracțiune (dependența rezistenței sale la timp, tensiune, temperatură) afectează precizia măsurătorilor. Prin urmare, există problema de estimare clasa de precizie pullup rezistor, pe de o parte, pentru a asigura acuratețea măsurătorilor necesare și, pe de altă parte, nu crește costul de achiziție de rezistențe de precizie.

Pentru simplitate, ia în considerare podul Wheatstone (Figura 1), în care rezistența celor trei brațe este aceeași și egală cu R. și una dintre brațe are o rezistență R (1 + a), unde 0

Fig. 1. Podul Wheatstone: E - tensiune de alimentare, Eout - tensiune de ieșire, Rt - rezistență de tracțiune.

Rezistența rezistenței de tracțiune poate fi găsită utilizând formula pentru conectarea paralelă a rezistențelor:

De exemplu, pentru R = 500 Ω, a = 0,001 (deviația de 0,1%, adică una dintre rezistențe are o rezistență de 500,5 Ω), avem Rt = 500500 Ohm

factori de influență de timp, temperatură, tensiune, determină că rezistența rezistor pullup, inițial egală cu valoarea conform formulei (1) Rt, Rt poate fi schimbat la cantitatea (1 + b), în cazul în care mod b <<1.

În acest caz, modificarea tensiunii de ieșire (dezechilibru al punții) va fi:

Realizând transformările necesare, obținem:

Denominatorul celei de-a doua fracții în expresie (2) pentru valori mici ale lui a și b este aproape de unitate. Astfel, efectul erorii b a rezistenței de tracțiune este mai mic, cu atât mai bine a fost echilibrat podul Wheatstone (cel mai mic a). Cu alte cuvinte, cu cât rezistența de tracțiune mai mare este necesară pentru echilibrare, cerințele mai mici sunt impuse clasei de precizie.

Fie R = 500 ohmi, a = 0,001, b = 0,01 (tracțiunea rezistenței de tracțiune este 1%), E = 5 V. Apoi:
prin formula (1) Rt = 500500 Ohm

500 kOhm;
prin formula (2) D Eout

5000000 μV * 0,25 * 0,00001 = 12,5 μV.

Valoarea obținută a valorii de dezechilibru D Eout trebuie comparată cu precizia de măsurare necesară, care este aplicată la intrarea amplificatorului diferențial. Dacă sunt egale în ordine de mărime, atunci este necesar să folosiți un rezistor de tracțiune cu o clasă de precizie mai mare.

  • Sensor - un dispozitiv care este un element principal în circuitul de măsurare, controlul sau reglarea oricărei cantități fizice care variază în funcție de mărimea unor parametri care (semnal) al lanțului pot fi transformate pentru utilizare în conformitate cu circuitul destinat.
  • Podul Wheatstone este un circuit electric de patru rezistențe conectate printr-un pătrat, într-unul dintre diagonalele căruia este pornită o sursă de alimentare, iar în alta - un dispozitiv de măsurare.

Pagina anterioară

Pagina următoare