El uso del puente Wheatstone para medir cantidades no eléctricas.

Wheatstone Bridge es un circuito eléctrico diseñado para medir la magnitud de la resistencia eléctrica. Este esquema fue propuesto por primera vez por el físico británico Samuel Christie en 1833, y en 1843 fue mejorado por el inventor Charles Wheatstone. El principio de funcionamiento de este esquema es similar a la acción de las escalas de farmacia mecánica, pero no son las fuerzas las que se igualan aquí, sino los potenciales eléctricos.

El circuito del puente Wheatstone contiene dos ramas, cuyos potenciales de los terminales intermedios (D y B) se ecualizan durante el proceso de medición. Una de las ramas del puente incluye una resistencia Rx, cuyo valor de resistencia debe determinarse.

La rama opuesta contiene un reóstato R2 - resistencia ajustable. Entre las conclusiones intermedias de las ramas, el indicador G está encendido, que puede ser un galvanómetro, un voltímetro, un indicador cero o un amperímetro.

Durante el proceso de medición, la resistencia del reóstato cambia gradualmente hasta que el indicador muestra cero. Esto significa que los potenciales de los puntos medios del puente entre los cuales está conectado son iguales entre sí, y la diferencia de potencial entre ellos es cero.

Cuando la flecha del indicador (galvanómetro) se desvía en una dirección u otra de cero, esto significa que una corriente fluye a través de él y, por lo tanto, el puente aún no está en equilibrio. Si el indicador es exactamente cero, el puente está equilibrado.

Obviamente, si la relación de las resistencias superior e inferior en el hombro izquierdo del puente es igual a la relación de las resistencias del hombro derecho del puente, el equilibrio (o equilibrio) del puente se produce simplemente debido a la diferencia de potencial cero entre los terminales del galvanómetro.

Y si los valores de las tres resistencias de puente (incluida la resistencia actual del reóstato) se miden primero con un error suficientemente pequeño, entonces la resistencia deseada Rx se encontrará con una precisión suficientemente alta. Se cree que la resistencia del galvanómetro puede ser descuidada.

El puente Wheatstone es esencialmente universal y es aplicable no solo para medir las resistencias de resistencias, sino también Para encontrar una variedad de parámetros no eléctricos, es suficiente que el sensor de magnitud no eléctrico sea resistivo.

Luego, la resistencia del elemento sensor, que cambia bajo un efecto no eléctrico sobre él, se puede medir usando el circuito del puente Wheatstone, y la cantidad no eléctrica correspondiente se puede encontrar con un pequeño error.

Por lo tanto, se puede encontrar el valor del valor: deformación mecánica (galgas extensométricas), temperatura, iluminación, conductividad térmica, capacidad calorífica, humedad e incluso la composición de la sustancia.

Los instrumentos de medición basados ​​en puentes de Wheatstone suelen tomar lecturas de un puentemediante convertidor analógico a digitalconectado a un dispositivo de computación digital, como un microcontrolador con un programa incorporado que realiza la linealización (reemplazando datos no lineales por lineales aproximados), escalando y convirtiendo los datos recibidos en un valor numérico de la cantidad no eléctrica medida en unidades apropiadas, así como corrección de errores y salida en un formato digital legible forma

Por ejemplo, las básculas de piso funcionan aproximadamente con este principio. Además, el análisis armónico se puede llevar a cabo de inmediato utilizando métodos de software, etc.

Los llamados medidores de deformación (sensores resistivos de esfuerzo mecánico) se utilizan en balanzas electrónicas, en dinamómetros, manómetros, torsiómetros y tensómetros.

El medidor de tensión simplemente está pegado a la parte deformable, se incluye en el hombro del puente, mientras que el voltaje en la diagonal del puente será proporcional al esfuerzo mecánico al que responde el sensor: su resistencia cambia.

Con el desequilibrio del puente, mida la magnitud de este desequilibrio y encuentre, por ejemplo, el peso de un cuerpo. El sensor, por cierto, también puede ser piezoeléctrico si se mide la deformación rápida o dinámica.

Cuando es necesario medir la temperatura, se utilizan sensores resistivos, cuya resistencia varía con la temperatura del cuerpo o medio en estudio. Es posible que el sensor ni siquiera entre en contacto con el cuerpo, sino que perciba radiación térmica, como ocurre en los pirómetros bolométricos.

El principio de funcionamiento de un pirómetro bolométrico se basa en un cambio en la resistencia eléctrica de un elemento termosensible debido a su calentamiento bajo la influencia de un flujo absorbido de energía electromagnética. Una placa delgada de platino, ennegrecida para una mejor absorción de la radiación, se calienta rápidamente debido a su pequeño espesor bajo la influencia de la radiación y aumenta su resistencia.

De manera similar, funcionan los termómetros de resistencia con un coeficiente de temperatura positivo y los termistores con un coeficiente de temperatura negativo basado en semiconductores.

Cuando la temperatura cambia indirectamente, es posible medir la conductividad térmica, la capacidad calorífica, la velocidad de flujo de un líquido o gas, la concentración de componentes de una mezcla de gases, etc. Las mediciones indirectas de este tipo se utilizan en la cromatografía de gases y en los sensores termocatalíticos.

Los fotoresistores cambian su resistencia bajo la influencia de la iluminación, y se utilizan sensores resistivos especializados para medir el flujo de radiación ionizante.

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