„Сърцето на науката е измерването“, а за измерването мостовите вериги се използват за намиране на всички видове електрически и електронни параметри. Проучихме около няколко моста в електрическото и електронното измерване и измерване. Таблицата по-долу показва различни мостове с тяхното използване:
| S.No. | Име на моста | Параметър, който трябва да се определи |
| 1. | Пшеничен камък | измерете неизвестно съпротивление |
| 2. | Андерсън | измерете самоиндуктивността на намотката |
| 3. | Де-соти | измерване на много малка стойност на капацитета |
| 4. | Максуел | измерете неизвестна индуктивност |
| 5. | Келвин | използва се за измерване на неизвестни електрически резистори под 1 ом. |
| 6. | Уейн | измерване на капацитета по отношение на съпротивлението и честотата |
| 7. | Сено | измерване на неизвестен индуктор с висока стойност |
Тук ще говорим за моста Уитстоун, използван за измерване на неизвестно съпротивление. Цифровият мултиметър, който сега е на ден, помага при измерване на съпротивлението по прост начин. Но предимството на Wheatstone bridge над това е да осигури измерване на много ниски стойности на съпротивление в диапазона от мили ома.
Мост от Уитстоун
Самюел Хънтър Кристи изобретява моста Уитстоун през 1833 г. и този мост е подобрен и популяризиран от сър Чарлз Уитстоун през 1843 г. Мостът Уитстоун е свързването на четири съпротивления, образуващи мост. Четирите съпротивления във веригата се наричат мостове на моста. Мостът се използва за намиране на стойността на неизвестно съпротивление, свързано с два известни резистора, един променлив резистор и галванометър. За да се намери стойността на неизвестното съпротивление, отклонението на галванометъра се прави на нула чрез регулиране на променливия резистор. Тази точка е известна като точка на баланс на моста Уитстоун.
Деривация
Както виждаме на фигурата, R1 и R2 са известен резистор. R3 е променлив резистор, а Rx е неизвестно съпротивление. Мостът е свързан с източника на постоянен ток (батерия).
Сега, ако мостът е в балансирано състояние, тогава не трябва да протича ток през галванометър и същият ток I1 ще тече през R1 и R2. Същото важи и за R3 и Rx, означава, че текущият поток (I2) през R3 и Rx ще остане същият. Така че по-долу са изчисленията за откриване на неизвестна стойност на съпротивлението, когато мостът е в балансирано състояние (няма токов поток между точка C и D).
V = IR (по закона на ома) VR1 = I1 * R1… уравнение (1) VR2 = I1 * R2… уравнение (2) VR3 = I2 * R3… уравнение (3) VRx = I2 * Rx… уравнение (4)
Спадът на напрежението на R1 и R3 е същият и спадът на напрежението при R2 и R4 също е същият в балансирано състояние на моста.
I1 * R1 = I2 * R3… уравнение (5) I1 * R2 = I2 * Rx… уравнение (6)
Относно разделящото уравнение (5) и уравнение (6)
R1 / R2 = R3 / Rx Rx = (R2 * R3) / R1
И така, от тук получаваме стойността на Rx, която е нашето неизвестно съпротивление и следователно по този начин мостът Wheatstone помага при измерване на неизвестно съпротивление.
Операция
На практика променливото съпротивление се регулира, докато стойността на тока през галванометъра стане нула. В този момент мостът се нарича балансиран мост на Уитстоун. Получаването на нулев ток през галванометър дава висока точност, тъй като незначителна промяна в променливото съпротивление може да наруши състоянието на баланса.
Както е показано на фигурата, има четири съпротивления в моста R1, R2, R3 и Rx. Когато R1 и R2 са неизвестният резистор, R3 е променливото съпротивление, а Rx е неизвестното съпротивление. Ако съотношението на известните резистори е равно на съотношението на коригирано променливо съпротивление и неизвестно съпротивление, при това състояние токът няма да тече през галванометъра.
В балансирано състояние,
R1 / R2 = R3 / Rx
В този момент имаме стойността на R1 , R2 и R3, така че е лесно да се намери стойността на Rx от горната формула.
От горното условие, Rx = R2 * R3 / R1
Следователно стойността на неизвестното съпротивление се изчислява чрез тази формула, като се има предвид, че токът през галванометъра е нула.
Така че трябва да настроим потенциометъра до точката, когато напрежението при C и D ще бъде равно, при това състояние токът през точки C и D ще бъде равен на нула и отчитането на галванометъра ще бъде нула, в тази конкретна позиция ще бъде извикан Wheatstone Bridge Балансирано състояние. Тази пълна операция е обяснена във видеото, дадено по-долу:
Пример
Нека вземем пример за разбиране на концепцията на моста Wheatstone, тъй като вземаме небалансиран мост, за да изчислим подходящата стойност за Rx (неизвестно съпротивление), за да балансира моста. Както знаем, ако разликата в спада на напрежението в точка C и D е нула, тогава мостът е в равновесие.
Според схемата, За ADB от първото рамо, Vc = {R2 / (R1 + R2)} * Vs
При поставяне на стойностите в горната формула, Vc = {80 / (40 + 80)} * 12 = 8 волта
За второто рамо ACB, Vd = {R4 / (R3 + R4)} * Vs Vd = {120 / (360+ 120)} * 12 = 3 волта
И така, разликата в напрежението между точка C и D е:
Vout = Vc - Vd = 8 - 3 = 5 волта
Ако разликата в спада на напрежението в C и D е положителна или отрицателна (положителната или отрицателната показва посоката на дисбаланса), това показва, че мостът е небалансиран и за да го балансираме се нуждаем от различна стойност на съпротивлението при замяна на R4.
Стойността на резистора R4, необходима за балансиране на веригата, е:
R4 = (R2 * R3) / R1 (състояние на балансиращия мост) R4 = 80 * 360/40 R4 = 720 ома
Следователно стойността на R4, необходима за балансиране на моста, е 720 Ω, защото ако мостът е балансиран, разликата в спада на напрежението в C и D е нула и ако можете да използвате резистор от 720 Ω, разликата в напрежението ще бъде нула.
Приложения
- Използва се главно при измерване на много ниска стойност на неизвестно съпротивление с обхват милиома.
- Ако използваме варистор с мост Уитстоун, ние също можем да идентифицираме стойността на някои параметри като капацитет, индуктивност и импеданс.
- Използвайки моста Wheatstone с операционен усилвател, той помага при измерването на различни параметри като температура, деформация, светлина и т.н.