Wheatstone Messbrücke - Learnchannel-TV.com

Wheatstone‘sche Widerstandsbrücke

Table of Contents

Das folgende Video ist auf englisch mit deutschen Untertiteln:

0:00 Einführung Wheatstone´sche Meßbrücke
0:27 Geschichte Wheatstone´sche Meßbrücke
1:19 Berechnung Wheatstone´sche Meßbrücke im abgegelichenen und nicht-abgeglichenen Zustand
3:07 Dehnungsmeßstreifen DMS - Funktionsweise
4:48 Meßbrücke mit DMS – Viertel- Halb- und Vollbrücke
5:34 Beispiel – Wheatstone`sche Meßbrücke ohne komplizierte Mathematik

Zur Geschichte der Wheatstone Brücke

Die sogenannte Messbrücke hat ihren Ursprung bereits im Jahre 1833. Zu dieser Zeit beschrieb Samuel Hunter Christie (* 22. März 1784 in London; † 24. Januar 1865), britischer Mathematiker und Naturwissenschaftler, das Grundprinzip der Wheatstone-Brücke in einer Schrift für die „University of Cambridge“. Er war es auch, welcher 1833 nachwies, dass sich die Leitfähigkeit verschiedener Metalle mit zunehmender Länge verringert und mit erhöhtem Durchmesser des Drahtes verbessert.

Es war aber Charles Wheatstone, britischer Physiker (6. Februar 1802 in Gloucester, England; † 19. Oktober 1875 in Paris), welcher die tatsächliche Bedeutung und Möglichkeiten dieser Messbrücke erkannte und dies auch publik machte. Obgleich Charles Wheatstone stets Christie als Erfinder dieser Messbrücke nannte, wurde diese Brücke nach ihm benannt.

Aufbau und Funktion:

Die Wheatstone‘sche Widerstandsbrücke findet Anwendung vor allem in der Messtechnik. Sie besteht aus zwei parallelgeschalteten Spannungsteilern. Die Verbindung zwischen A und B wird als Brücke bezeichnet, die dazugehörige Spannung als Brückenspannung.

In unserem Beispiel ist ein temperaturabhängiger Wíderstand NTC verbaut. Sobald sich der Widerstandswert aufgrund einer Temperaturänderung ändert, wird sich auch die Brückenspannung dementsprechend ändern. Diese Änderung der Brückenspannung kann ausgewertet werden und damit auf die tatsächliche Temperatur geschlossen werden.

Wheatstone Messbrücke

In unserem Beispiel ist ein temperaturabhängiger Wíderstand, sprich NTC, verbaut. Bei einer Temperaturänderung wird sich ebenso die Brückenspannung ändern, womit nun auf die tatsächliche Temperatur geschlossen werden kann. Das Potentíometer dient zum Abgleich der Brückenschaltung, wenn z.B. bei Temperatur 0°C die Brückenspannung 0V betragen soll.

Wieso nicht einfach eine Auswertung über z.B. Reihenschaltung NTC mit Wíderstand?

Die Vorteile einer Brückenschaltung sind folgende:

Es kann ein Nullabgleich durchgeführt werden, damit die Brückenspannung ins Positive oder Negative wandern kann.
Schwankungen der Versorgungsspannung wirken sich nicht so stark aus.
Mittels einer Halb oder Vollbrücke lässt sich eine Änderung vervielfachen. Gerne werden DMS in eine Vollbrücke verbaut – mehr dazu später.

Wann gilt eine Meßbrücke als abgeglichen?

Eine Meßbrücke gilt dann als abgeglichen, wenn die Brückenspannung U_BR = 0 V beträgt. Dies ist dann der Fall, wenn die Widerstände R1 und R2 im gleichen Verhältnis stehen zu R₃ und R₄:

Abgleichbedingung: U_BR = 0 V

R1 = R3
R2 R4