Ponte Wheatstone
O vídeo em seguinte está em inglês com legendas em português:
- 0:00 Introdução Ponte de Wheatstone
- 0:27 História Ponte de Wheatstone
- 1:19 Cálculo da ponte de Wheatstone no estado calibrada e desequilibrado
- 3:07 Extensômetros - como funcionam
- 4:48 Ponte de Wheatstone com tensiômetro - quarto de ponte - meia ponte e ponte completa
- 5:34 Exemplo - Ponte de Wheatstone sem matemática complicada
História desta ponte de medição
A chamada ponte de medição teve suas origens em 1833. Nessa época, Samuel Hunter Christie (nascido em 22 de março de 1784 em Londres; † 24 de janeiro de 1865), matemático e cientista britânico, descreveu o princípio básico da ponte de Wheatstone em um roteiro para a "Universidade de Cambridge". Foi também ele quem provou em 1833 que a condutividade de vários metais diminui com o aumento do comprimento e melhora com o aumento do diâmetro do fio.
No entanto, foi Charles Wheatstone, físico britânico (6 de fevereiro de 1802 em Gloucester, Inglaterra, † 19 de outubro de 1875 em Paris) quem reconheceu a importância e as possibilidades desta ponte de medição e tornou isso público. Embora Charles Wheatstone sempre tenha nomeado Christie como o inventor desta ponte de medição, esta ponte recebeu o seu nome.
Função desta ponte de medição:
Ponte de medição Wheatstone
O potenciômetro é usado para ajustar o circuito da ponte, se, por exemplo, a uma temperatura de 0° C a tensão da ponte deve ser de 0 V. Em nosso exemplo, é instalado um resistor dependente da temperatura, ou seja, NTC. Se a temperatura mudar, a tensão da ponte também mudará, o que significa que a temperatura real pode agora ser inferida.
Por que não simplesmente uma avaliação pelo uma conexão em série NTC com resistor?
As vantagens de um circuito de ponte são as seguintes:
- Um ajuste zero pode ser realizado para que a tensão da ponte possa se mover para o positivo ou negativo.
- Flutuações na tensão de alimentação têm um efeito menor.
- Uma mudança pode ser multiplicada por meio de uma meia ponte ou uma ponte completa. Os DMS são freqüentemente construídos dentro de uma ponte completa - mais sobre isso depois.
Ponte de medição em equilíbrio
Uma ponte de medição é considerada calibrada, ou seja, em equilíbrio, quando a tensão da ponte UBR = 0 V. Este é o caso quando as resistências R1 e R2 estão na mesma relação para R3 e R4:
Condição de ajuste VBR = 0 V: Nota: VBR Δ ingl. "bridge voltage"
R1 = R3
R2 R4
Calcule a tensão da ponte no estado desequilibrado:
Em relação aos dois loops, existem duas possibilidades para calculá-lo:
Pelo loop l1: V1 + VBR - V3 = 0 V => VBR = V3 - V1
Alternativamente via loop l2: VBR + V4 - V2 = 0 V => VBR = V2 - V4
As quedas de tensão nos resistores individuais podem ser calculadas, por exemplo, usando a fórmula do divisor de tensão:
V2 = R2 × V
. R1 + R2 resp.
V4 = R4 × V
. R3 + R4
Exercícios sobre a ponte de Wheatstone
Escolha múltipla sobre ponte de Wheatstone
Exercício - Cálculo do circuito ponte com termistor NTC
a) A seguinte ponte de medição deve ser calibrada a 0 ° C. Calcule o valor para o qual o resistor R3 precisa ser definido.
b) A 100 ° C, a tensão de medição deve ser 10 V. Determine o fator de amplificação V do amplificador.
Ordem de Trabalho - Ponte de Medição Wheatstone
Curva característica do termistor NTC utilizado aqui:
Curva característica de termistor NTC
Outras especificações: R1 = R2 = 22 kΩ; R4(ϑ = 20°C) = 60 kΩ