Ponte de Wheatstone

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Ponte Wheatstone

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

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


Ordem de trabalho: 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

Ordem de Trabalho - Ponte de Medição Wheatstone

Curva característica do termistor NTC utilizado aqui:

Curva característica de termistor NTC

Curva característica de termistor NTC

Outras especificações:    R1 = R2 = 22 kΩ; R4(ϑ = 20°C) = 60 kΩ

=>  Aqui a solução

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