Puente de Wheatstone
Historia de este puente de medición:
El llamado puente de medición tiene su origen en 1833. En este momento, Samuel Hunter Christie (nacido el 22 de marzo de 1784 en Londres; † 24 de enero de 1865), matemático y científico británico, describió el principio básico del Puente de Wheatstone en un guión de la "Universidad de Cambridge". También fue él quien demostró en 1833 que la conductividad de varios metales disminuye al aumentar la longitud y mejora al aumentar el diámetro del alambre.
Sin embargo, fue Charles Wheatstone, físico británico (6 de febrero de 1802 en Gloucester, Inglaterra, † 19 de octubre de 1875 en París) quien reconoció la importancia y las posibilidades de este puente de medición y lo hizo público. Aunque Charles Wheatstone siempre nombró a Christie como el inventor de este puente de medición, este puente recibió su nombre.
Función de este puente de medición:
El puente de resistencia Wheatstone se utiliza principalmente en tecnología de medición. Consta de dos divisores de voltaje conectados en paralelo. La conexión entre A y B se llama puente, el voltaje correspondiente se llama voltaje de puente.
En nuestro ejemplo, se utiliza una resistencia NTC dependiente de la temperatura. Tan pronto como el valor de la resistencia cambie debido a un cambio de temperatura, el voltaje del puente también cambiará en consecuencia. Este cambio en la tensión del puente puede evaluarse y, por tanto, puede inferirse la temperatura real.
Puente de medición de Wheatstone
El potenciómetro se utiliza para ajustar el circuito puente, si, por ejemplo, a una temperatura de 0 ° C la tensión del puente debe ser 0 V. En nuestro ejemplo, se instala una resistencia dependiente de la temperatura, es decir, NTC. Si la temperatura cambia, el voltaje del puente también cambiará, lo que significa que ahora se puede inferir la temperatura real.
¿Por qué no simplemente una evaluación mediante una conexión en serie NTC de resistencia?
Las ventajas de un circuito puente son las siguientes:
- Se puede realizar un ajuste a cero para que el voltaje del puente pueda moverse a positivo o negativo.
- Las fluctuaciones en la tensión de alimentación tienen un efecto menor.
- Un cambio se puede multiplicar por medio puente o un puente completo. Los DMS a menudo se construyen dentro de un puente completo; más sobre eso más adelante.
Puente de medición en equilibrio
Un puente de medida se considera calibrado, es decir, en equilibrio, cuando la tensión del puente UBR = 0 V. Este es el caso cuando las resistencias R1 y R2 están en la misma relación para R3 y R4:
Condición de ajuste VBR = 0 V: Nota: VBR Δ ingl. "bridge voltage"
R1 = R3
R2 R4
Calcule el voltaje del puente en el estado desequilibrado:
Respecto a los dos bucles, existen dos posibilidades para calcularlo:
A través del lazo l1: V1 + VBR - V3 = 0 V => VBR = V3 - V1
Alternativamente a través del lazo l2: VBR + V4 - V2 = 0 V => VBR = V2 - V4
Las caídas de voltaje en las resistencias individuales se pueden calcular, por ejemplo, utilizando la fórmula del divisor de voltaje:
V2 = R2 × V
. R1 + R2 resp.
V4 = R4 × V
. R3 + R4
Ejercicios sobre el puente de medición
Ejercicios de selección múltiple sobre la puente de medición
Ejercicio - Cálculo del circuito puente con termistor NTC
a) El siguiente puente de medición debe calibrarse a 0 °C. Calcule el valor para el que se debe configurar la resistencia R3.
b) A 100 ° C, la tensión de medición debe ser de 10 V. Determine el factor de amplificación V del amplificador.
Orden de trabajo Puente de medición de Wheatstone
Curva característica del termistor NTC utilizado aquí:
Curva característica del termistor NTC
Otras especificaciones: R1 = R2 = 22 kΩ; R4 (ϑ = 20 ° C) = 60 kΩ