Practica puente de wheatstone

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INTRODUCCION

Un puente de Wheatstone. es un instrumento eléctrico de medida inventado por Samuel Hunter Christie en 1832, mejorado y popularizado por Sir Charles Wheatstone en 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos están constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistenciabajo medida.
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Fig1. Puente de Wheatstone |

Para el caso que en que el circuito sea alimentado por una fuente de voltaje las ecuaciones se determinan como a continuación.

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Fig2. Puente de Wheatstone con fuente de voltaje |

Haciendo un análisis de mallas, entonces el circuito queda determinado por dos mallas.

Malla I

Vin-VR1-VR3=0
VR1+VR3=Vin
R1i1-i2+R3i1-i2=VinR1+R3i1-i2=Vin
i1-i2=VinR1+R3
i1=VinR1+R3+i2

Malla II
VR1+VR3+VR2+VR4=0

R1i2-i1+R3i2-i1+R2i2+R4i2=0
R1+R3i2+R2+R4i2-R1+R3i1=0
R1+R3+R2+R4i2-R1+R3i1=0
R1+R3+R2+R4i2-R1+R3VinR1+R3+i2=0
R1+R3+R2+R4i2-Vin-R1+R3i2=0
R2+R4i2=Vin
i2=VinR2+R4

Del resultado de la malla I se sustituye el valor de la i2

i1=VinR1+R3+VinR2+R4
i1=R2+R4+R1+R3R1+R3R2+R4Vin

Ya que tenemos esto podemos determinarel voltaje que se encuentra en los puntos rojos marcados en la fig. 2 que es lugar donde se obtiene el voltaje como se muestra en la fig. 1. Esto es igual al voltaje que tiene VR3-VR4.

Esto es igual a la siguiente ecuación:

VR3-VR4=R3i1-i2-R4i2
VR3-VR4=R3R2+R4+R1+R3R1+R3R2+R4Vin-VinR2+R4-R4VinR2+R4
VR3-VR4=R3R2+R4+R1+R3-R1-R3R1+R3R2+R4-R4R2+R4Vin
VR3-VR4=R3R2+R4R1+R3R2+R4-R4R2+R4VinVR3-VR4=R31R1+R3-R4R2+R4Vin
VR3-VR4=R3R1+R3-R4R2+R4Vin

Ahora el dispositivo es alimentado por una fuente de corriente. Se procede a analizar como base loa fig. 3

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Fig3. Puente de Wheatstone con fuente de corriente |

Haciendo un análisis de mallas, entonces el circuito queda determinado por dos mallas.

Malla I

En el caso de esta malla, la corriente que circula por la malla es iguala la de la fuente corriente, es decir,

iin=i1

Malla II

VR1+VR3+VR2+VR4=0

R1i2-iin+R3i2-iin+R2i2+R4i2=0
R1+R3i2+R2+R4i2-R1+R3iin=0
R1+R3+R2+R4i2-R1+R3iin=0
i2=R1+R3iinR1+R3+R2+R4

Ya que tenemos esto podemos determinar el voltaje que se encuentra en los puntos rojos marcados en la fig. 3 que es lugar donde se obtiene el voltaje como se muestra en la fig. 1. Esto es igual alvoltaje que tiene VR3-VR4.

Esto es igual a la siguiente ecuación:

VR3-VR4=R3iin-i2-R4i2
VR3-VR4=R3iin-R1+R3iinR1+R3+R2+R4-R4R1+R3iinR1+R3+R2+R4
VR3-VR4=R3R2+R4R1+R3+R2+R4-R4R1+R3R1+R3+R2+R4iin
VR3-VR4=R3R2+R4R1+R3+R2+R4-R4R1+R3R1+R3+R2+R4iin
VR3-VR4=R3R2-R4R1R1+R3+R2+R4iin

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En una empresa de cerveza se tiene en almacén varios barriles en el que se monitorea latemperatura de cada barril mediante un termistor conectado a un puente de Wheatstone que están alimentados por una fuente de voltaje de 11.7 VCD, que está llegando a su tiempo de vida útil, la empresa está pasando por momento difíciles y no puede adquirir una nueva fuente hasta terminar el año que será en 4 meses. La gerencia está preocupada de que falle la fuente de voltaje, y en almacén no seencuentra remplazo por el momento pero en inventario se encuentra una fuente de corriente variable que trabaja de 0 a 20 mA, con suficiente potencia para alimentar a todo el circuito, por lo que se solicitan al departamento de ingeniería que trabaje en la adaptación de esa fuente de corriente para estar preparado en caso de la falla de la fuente de voltaje, utilizando los materiales que seencuentran en inventario.

Al llegar la solicitud al departamento de ingeniería, pasa a tu equipo de trabajo el problema. Dentro del departamento se sabe que son dos temperaturas importantes que son a 125 °C en la que la levadura ya fermento la cerveza y en ese momento se pasa un refrigerante por el exterior para que baje la temperatura a 90° y de ahí se manda a la fábrica para su embotellado....
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