Θεωρία και Αρχή του Κύκλου Wheatstone Bridge

Πλήρωμα Wheatstone

Για την ακριβή μέτρηση οποιουδήποτε ηλεκτρικού αντιστοιχίσματος, το πλήρωμα Wheatstone χρησιμοποιείται ευρέως. Υπάρχουν δύο γνωστά αντιστώματα, ένα παραμετρικό αντίστωμα και ένα άγνωστο αντίστωμα που συνδέονται σε μορφή πλήρωμα, όπως φαίνεται παρακάτω. Προσαρμόζοντας το παραμετρικό αντίστωμα, ο ρεύμα μέσω του Γαλβανόμετρου καθίσταται μηδέν. Όταν ο ρεύμα μέσω του Γαλβανόμετρου γίνεται μηδέν, το λόγος των δύο γνωστών αντιστώματος είναι ακριβώς ίσος με το λόγο της προσαρμοσμένης τιμής του παραμετρικού αντιστώματος και της τιμής του άγνωστου αντιστώματος. Με αυτόν τον τρόπο, η τιμή του άγνωστου ηλεκτρικού αντιστοιχίσματος μπορεί να μετρηθεί εύκολα με τη χρήση ενός πληρώματος Wheatstone.

Θεωρία του Πληρώματος Wheatstone

Η γενική διάταξη του πληρώματος Wheatstone είναι δεικτική στο παρακάτω σχήμα. Είναι ένα τετραπλό πλήρωμα, όπου οι κλάδοι AB, BC, CD και AD αποτελούνται από ηλεκτρικά αντιστώματα P, Q, S και R αντίστοιχα.

Από αυτά τα αντιστώματα, τα P και Q είναι γνωστά σταθερά ηλεκτρικά αντιστώματα και αυτοί οι δύο κλάδοι αναφέρονται ως κλάδοι λόγου. Ένα ακριβές και ευαίσθητο Γαλβανόμετρο συνδέεται μεταξύ των τερματικών B και D μέσω ενός τελεστή S2.
Η πηγή τάσης αυτού του πληρώματος Wheatstone συνδέεται με τα τερματικά A και C μέσω ενός τελεστή S1, όπως φαίνεται. Ένα παραμετρικό αντίστωμα S συνδέεται μεταξύ των σημείων C και D. Η δυναμική στο σημείο D μπορεί να παραμετροποιηθεί προσαρμόζοντας την τιμή του παραμετρικού αντιστώματος. Ας υποθέσουμε ότι οι ρεύματες I1 και I2 ρέουν μέσω των διαδρομών ABC και ADC αντίστοιχα.

Εάν παραμετροποιήσουμε την τιμή του ηλεκτρικού αντιστώματος του κλάδου CD, η τιμή του ρεύματος I2 θα παραμετροποιηθεί επίσης, καθώς η τάση μεταξύ A και C είναι σταθερή. Εάν συνεχίσουμε να παραμετροποιούμε το παραμετρικό αντίστωμα, μπορεί να φτάσει μια κατάσταση όπου η πτώση τάσης στο αντίστωμα S, δηλαδή I2. S, γίνεται ακριβώς ίση με την πτώση τάσης στο αντίστωμα Q, δηλαδή I1.Q. Οπότε η δυναμική στο σημείο B γίνεται ίση με τη δυναμική στο σημείο D, άρα η διαφορά δυναμικής μεταξύ αυτών των δύο σημείων είναι μηδέν, άρα ο ρεύμα μέσω του Γαλβανόμετρου είναι μηδέν. Τότε η κλίνηση στο Γαλβανόμετρο είναι μηδέν όταν ο τελεστής S2 είναι κλειστός.

Τώρα, από το πλήρωμα Wheatstone

και

Τώρα η δυναμική του σημείου B σε σχέση με το σημείο C είναι τίποτα άλλο από την πτώση τάσης στο αντίστωμα Q και αυτή είναι

Και ξανά, η δυναμική του σημείου D σε σχέση με το σημείο C είναι τίποτα άλλο από η πτώση τάσης στο αντίστωμα S και αυτή είναι


Ισοπεδώνοντας, τις εξισώσεις (i) και (ii) παίρνουμε,

Εδώ, στην παραπάνω εξίσωση, οι τιμές του S και P/Q είναι γνωστές, άρα η τιμή του R μπορεί να καθοριστεί εύκολα.
Τα ηλεκτρικά αντιστώματα P και Q του πληρώματος Wheatstone είναι κατασκευασμένα με συγκεκριμένο λόγο, όπως 1:1, 10:1 ή 100:1, γνωστά ως κλάδοι λόγου, και το S, ο κλάδος ρευστού, είναι κατασκευασμένος να είναι συνεχώς παραμετρικός από 1 έως 1.000 Ω ή από 1 έως 10.000 Ω.
Η παραπάνω εξήγηση είναι η πιο βασική θεωρία του πληρώματος Wheatstone.

Βίντεο Παρουσίαση της Θεωρίας του Πληρώματος Wheatstone

Δήλωση: Σεβαστέο το αρχικό, καλά άρθρα αξίζει να μεταδοθούν, εάν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων παρακαλείστε να επικοινωνήσετε για διαγραφή.