Jambatan pengukur Wheatstone dan kegunaannya

Salah satu yang paling popular litar jambatan, yang masih digunakan hari ini dalam alat pengukur dan di makmal elektrik, ialah jambatan pengukur Wheatstone, dinamakan sempena pencipta Inggeris Charles Wheatstone, yang mencadangkan skim ini untuk mengukur rintangan seawal tahun 1843.

Jambatan pengukur Wheatstone pada asasnya adalah analog elektrik bagi neraca rasuk farmaseutikal, kerana kaedah pengukuran pampasan yang serupa digunakan di sini.

Prinsip operasi jambatan pengukur adalah berdasarkan penyamaan potensi terminal tengah dua cawangan perintang yang disambung secara selari, setiap cawangan mempunyai dua perintang. Sebagai sebahagian daripada salah satu cawangan, perintang yang nilainya ingin anda ketahui disertakan, dan yang lain - perintang dengan rintangan boleh laras (rheostat atau potensiometer).

Dengan lancar mengubah nilai rintangan perintang boleh laras, bacaan sifar diperoleh pada skala galvanometer yang termasuk dalam pepenjuru antara titik tengah dua cabang yang disebutkan.Dalam keadaan di mana galvanometer membaca sifar, potensi titik tengah akan sama dan oleh itu rintangan yang dikehendaki boleh dikira dengan mudah.

Adalah jelas bahawa sebagai tambahan kepada perintang dan galvanometer, litar mesti mempunyai bekalan untuk jambatan, dalam rajah ia ditunjukkan sebagai sel galvanik E. Arus mengalir dari positif ke negatif, sambil membahagikan antara dua cawangan dalam perkadaran songsang dengan rintangan mereka.

Jika perintang atas dan bawah di lengan jambatan adalah sama secara berpasangan, iaitu, apabila lengannya betul-betul sama, tidak ada sebab untuk arus muncul merentasi pepenjuru, kerana perbezaan potensi antara titik sambungan daripada galvanometer adalah sifar. Dalam kes ini, jambatan itu dikatakan seimbang atau seimbang.

Jika perintang atas adalah sama dan perintang bawah tidak, arus akan mengalir secara menyerong, dari lengan rintangan yang lebih tinggi ke lengan rintangan yang lebih rendah, dan jarum galvanometer akan terpesong ke arah yang sesuai.

Jadi, jika potensi titik yang disambungkan galvanometer adalah sama, maka nisbah nilai perintang atas dan bawah dalam lengan akan sama antara satu sama lain. Oleh itu, menyamakan hubungan ini, kita memperoleh persamaan dengan satu yang tidak diketahui. Rintangan R1, R2 dan R3 hendaklah diukur dengan ketepatan yang tinggi pada mulanya, maka ketepatan mencari perintang Rx (R4) akan menjadi tinggi.

Litar jambatan Wheatstone sering digunakan untuk mengukur suhu apabila salah satu cabang jambatan dihidupkan termometer rintangan sebagai perintang yang tidak diketahui.Walau apa pun, semakin besar perbezaan rintangan di cawangan, semakin besar arus melalui pepenjuru, dan apabila rintangan berubah, arus pepenjuru juga akan berubah.

Sifat jambatan Wheatstone ini sangat dihargai oleh mereka yang menyelesaikan masalah kawalan dan pengukuran serta membangunkan skim kawalan dan automasi. Perubahan yang sedikit dalam rintangan di salah satu cabang menyebabkan perubahan dalam arus melalui jambatan, dan perubahan ini direkodkan. Daripada galvanometer, ammeter atau voltmeter boleh dimasukkan ke dalam pepenjuru jambatan, bergantung pada litar tertentu dan tujuan kajian.

Secara umum, menggunakan jambatan Wheatstone, anda boleh mengukur pelbagai kuantiti: ubah bentuk elastik, pencahayaan, kelembapan, kapasiti haba, dan lain-lain. Cukuplah dengan memasukkan sensor yang sepadan dalam litar dan bukannya perintang yang diukur, unsur sensitifnya akan dapat menukar rintangan adalah konsisten dengan perubahan dalam nilai yang diukur, walaupun ia bukan elektrik. Biasanya dalam kes sedemikian, jambatan Wheatstone disambungkan melalui ADC, dan pemprosesan selanjutnya isyarat, paparan maklumat pada paparan, tindakan berdasarkan data yang diterima — semua ini tetap menjadi masalah teknologi.