การใช้สะพานวีตสโตนสำหรับการวัดปริมาณที่ไม่ใช้ไฟฟ้า

สะพานวีทสโตนเป็นวงจรไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อวัดขนาดของความต้านทานไฟฟ้า โครงการนี้ถูกเสนอครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษซามูเอลคริสตี้ในปี 2376 และในปี 2386 ได้รับการปรับปรุงโดยนักประดิษฐ์ชาร์ลส์วีตสโตน หลักการของการดำเนินงานของโครงการนี้คล้ายกับการกระทำของเครื่องชั่งยากล แต่มันไม่ได้เป็นกองกำลังที่เท่ากันที่นี่ แต่ศักยภาพไฟฟ้า

วงจรสะพานวีทสโตนมีสองสาขาศักยภาพของเทอร์มินัลกลาง (D และ B) ซึ่งมีค่าเท่ากันในระหว่างกระบวนการวัด หนึ่งในกิ่งก้านของสะพานมีตัวต้านทาน Rx ซึ่งต้องพิจารณาค่าความต้านทาน

สาขาตรงข้ามประกอบด้วย rheostat R2 - ความต้านทานที่ปรับได้ ระหว่างข้อสรุปตรงกลางของกิ่งไม้ตัวบ่งชี้ G เปิดอยู่ซึ่งอาจเป็นกระแสไฟฟ้าโวลต์มิเตอร์ตัวบ่งชี้เป็นศูนย์หรือแอมป์มิเตอร์

ในระหว่างกระบวนการวัดความต้านทานของตัวต้านทานจะเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ จนกว่าตัวบ่งชี้จะแสดงค่าเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าศักยภาพของจุดกึ่งกลางของสะพานที่เชื่อมต่อนั้นมีค่าเท่ากันและความแตกต่างที่เป็นไปได้ระหว่างพวกเขานั้นเป็นศูนย์

เมื่อลูกศรของตัวบ่งชี้ (galvanometer) เบี่ยงเบนไปด้านใดด้านหนึ่งจากศูนย์หมายความว่ากระแสไหลผ่านมันและสะพานจึงยังไม่อยู่ในสมดุล หากตัวบ่งชี้เป็นศูนย์แน่นอนสะพานมีความสมดุล

เห็นได้ชัดว่าถ้าอัตราส่วนของความต้านทานบนและล่างในไหล่ซ้ายของสะพานเท่ากับอัตราส่วนของความต้านทานของไหล่ขวาของสะพาน, ความสมดุล (หรือสมดุล) ของสะพานเกิดขึ้นเพียงเพราะความแตกต่างที่เป็นศูนย์ระหว่างขั้วของกระแสไฟฟ้า

และหากค่าของความต้านทานของสะพานทั้งสาม (รวมถึงความต้านทานปัจจุบันของลิโน่) ถูกวัดครั้งแรกด้วยข้อผิดพลาดเล็ก ๆ น้อย ๆ เพียงพอความต้านทาน Rx ที่ต้องการจะพบได้ด้วยความแม่นยำสูงพอสมควร เป็นที่เชื่อกันว่าความต้านทานของกัลวาโนมิเตอร์สามารถถูกละเลยได้

สะพานวีทสโตนเป็นหลักสากลและใช้ได้ไม่เพียง แต่สำหรับการวัดความต้านทานของตัวต้านทาน แต่ยัง ในการค้นหาพารามิเตอร์ที่ไม่ใช่ไฟฟ้าที่หลากหลายก็เพียงพอแล้วที่เซ็นเซอร์ขนาดที่ไม่ใช่ไฟฟ้านั้นจะต้านทาน

จากนั้นความต้านทานขององค์ประกอบเซ็นเซอร์ที่เปลี่ยนแปลงภายใต้เอฟเฟกต์ที่ไม่ใช่ไฟฟ้าสามารถวัดได้โดยใช้วงจรบริดจ์วีตสโตนและปริมาณที่ไม่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าสามารถพบได้โดยมีข้อผิดพลาดเล็กน้อย

ดังนั้นเราสามารถหาค่าของค่า: การเปลี่ยนรูปเชิงกล (มาตรวัดความเครียด), อุณหภูมิ, ไฟส่องสว่าง, การนำความร้อน, ความจุความร้อน, ความชื้นและแม้กระทั่งองค์ประกอบของสาร

เครื่องวัดที่ใช้บนฐานของ Wheatstone มักอ่านค่าจากสะพานผ่านตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลเชื่อมต่อกับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ดิจิตอลเช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีโปรแกรมในตัวที่ดำเนินการเชิงเส้น (แทนที่ข้อมูลที่ไม่ใช่เชิงเส้นด้วยเชิงเส้นโดยประมาณ) การปรับขนาดและการแปลงข้อมูลที่ได้รับเป็นค่าตัวเลขของปริมาณที่ไม่ได้วัดไฟฟ้าในหน่วยวัดที่เหมาะสม

ตัวอย่างเช่นเครื่องชั่งตั้งพื้นใช้หลักการนี้อย่างคร่าว ๆ นอกจากนี้การวิเคราะห์ฮาร์มอนิกส์ ฯลฯ สามารถดำเนินการได้ทันทีด้วยวิธีการซอฟต์แวร์

มาตรวัดความเครียดที่เรียกว่า (เซ็นเซอร์ต้านทานของความเครียดเชิงกล) จะใช้ในเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ในเครื่องวัดกระแสไฟฟ้า, manometers, torsiometers และ tensometers

มาตรวัดความเครียดนั้นติดอยู่บนชิ้นส่วนที่เปลี่ยนรูปได้ซึ่งรวมอยู่ที่ไหล่ของสะพานในขณะที่แรงดันไฟฟ้าในแนวทแยงของสะพานจะเป็นสัดส่วนกับความเค้นเชิงกลที่เซ็นเซอร์ตอบสนองต่อ - การเปลี่ยนแปลงความต้านทาน

ด้วยความไม่สมดุลของสะพานวัดขนาดของความไม่สมดุลนี้และหาเช่นน้ำหนักของร่างกาย โดยวิธีการเซ็นเซอร์ยังสามารถเป็น piezoelectric ถ้าวัดได้อย่างรวดเร็วหรือการเปลี่ยนรูปแบบไดนามิก

เมื่อมีความจำเป็นในการวัดอุณหภูมิจะใช้เซ็นเซอร์ความต้านทานความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงกับอุณหภูมิของร่างกายหรือสื่อภายใต้การศึกษา เซ็นเซอร์อาจไม่ได้สัมผัสกับร่างกาย แต่รับรู้การแผ่รังสีความร้อนเช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นใน bolometric pyrometers

หลักการของการทำงานของเครื่องวัดความดันแบบ Bolometric นั้นขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานไฟฟ้าขององค์ประกอบความร้อนเนื่องจากความร้อนภายใต้อิทธิพลของการไหลที่ดูดซับของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า แพลตตินัมแผ่นบางสีดำคล้ำเพื่อการดูดซับรังสีที่ดีขึ้นทำให้เกิดความร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากความหนาเล็กน้อยของมันภายใต้อิทธิพลของรังสีและความต้านทานเพิ่มขึ้น

ในทำนองเดียวกันเครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงบวกและเทอร์มิสเตอร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบตามการทำงานของเซมิคอนดักเตอร์

เมื่ออุณหภูมิมีการเปลี่ยนแปลงทางอ้อมมันเป็นไปได้ที่จะวัดค่าการนำความร้อนความจุความร้อนอัตราการไหลของของเหลวหรือก๊าซความเข้มข้นของส่วนประกอบของส่วนผสมของก๊าซ ฯลฯ การวัดทางอ้อมประเภทนี้ถูกนำมาใช้ในแก๊สโครมาโตกราฟี

Photoresistor เปลี่ยนความต้านทานภายใต้อิทธิพลของการส่องสว่างและเซ็นเซอร์ตัวต้านทานแบบพิเศษถูกใช้เพื่อวัดการไหลของรังสีไอออไนซ์

วิธีการใช้โฟโตอิเล็กทริกโฟโตไดโอดและโฟโตทรานสเตอร์

เซนเซอร์แบบแอนะล็อก: แอปพลิเคชันวิธีการเชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์

การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์อะนาล็อกกับ Arduino อ่านเซ็นเซอร์

การวัดอุณหภูมิและความชื้นบน Arduino - การเลือกวิธีการ

อุปกรณ์สำหรับการวัดความต้านทานมีการจัดเรียงและทำงานอย่างไร