Puente de wheatstone

Puente de Wheatstone: tres cables en un cuarto

Introducción

Desde la invención de los medidores de deformación por resistencia eléctrica más de medio siglo atrás, el puente de Wheatstone se ha convertido en el circuito de detección de elección en la mayoría comercialmente disponible para los medidores de deformacion. Esto es debido en gran medida a su capacidad inherente para:

1)detectar los cambios de resistencia pequeños producidos en el medidor de deformacion, ya que sigue dimensional incluso diminutos cambios en la superficie de una pieza de prueba bajo carga
2) producir un voltaje de salida cero cuando la parte de ensayo está en reposo
3) proporcionar una compensación de la temperatura inducido por cambios en la resistencia en el circuito de sensor de deformación.

Endiversos grados, cada uno de estos factores es esencial para las mediciones precisas de bandas extensométricas. En la mayoría de las aplicaciones de galga de deformacion para la determinación del estado de alargamiento en una superficie de prueba, los elementos individuales de bandas extensométricas, ya sea a partir uniaxial o configuraciones en rosetas de bandas extensométricas, se conectanindependiente para el puente de Wheatstone en un cuarto puente. Como se discutira en las secciones siguientes, el esquema de cableado elegido para conectar el sensor de deformación con el puente tiene un efecto significativo sobre la exactitud de los datos medidos de deformación.

El puente de Wheatstone
El circuito puente de Wheatstone, en su forma más simple (Figura1) consta de cuatro elementosresistivos (R1,R2,R3 Y R4), Conectados en una disposición en serie-paralelo, con una fuente de voltaje de excitación (E). La conexión de los puntos formados por (adyacente) pares de brazos y de los puentes de hilos conductores de la fuente de voltaje de excitación son de entrada a las esquinas del puente, y aquellas formadas por pares de puente y la señal (eo ) de medición son de salida en lasesquinas. Vale la pena destacar de este debate que cada esquina de entrada es adyacente a cada esquina de salida, y cada brazo puente está conectado entre dos esquinas adyacentes. Además, si el circuito de puente es simétrico alrededor resistivamente una línea imaginaria trazada en las curvas de salida de ambos, la tensión de salida eo será exactamente igual a cero, independientemente del nivel deexcitación de voltaje, y el puente será "equilibrado".



Circuito de dos cables
Para un puente equilibrado inicialmente, si una de las resistencias en la Figura 1 se sustituye con un sensor de deformación de la misma precisión de resistencia y conectada con dos hilos conductores que tiene una resistencia despreciable, el circuito puente permanece en el equilibrio. Pero en la práctica los hilosconductores tendrá algún resistencia Rl medible como se muestra en la Figura 2 en la página 222. Y debido a que ambos hilos conductores están en serie con la galga entre las esquinas adyacentes del circuito puente, la resistencia del brazo del puente se convierte en Rg+Rl1+Rl2, Causando una
Importante falta de simetría y una falta de equilibrio en el puente, lo que resulta en una tensión desalida distinta de cero en eo.
Si el desequilibrio inicial es pequeño, puede ser matemáticamente restada de posteriores lecturas de deformación medidos, pero grandes desequilibrios pueden causar un problema más serio. Como un ejemplo, un 20-pies [6 metros] longitud de dos conductores AWG26 [0,4 mm de diámetro.] Cable conductor de cobre tiene una temperatura ambiente valor de resistencia de alrededorde 1,7 ohmios. Con conexión de cable en un cable de dos conexión con un sensor de deformación 120-ohmios, y conectado a un instrumento de medición con un valor de factor de galga de 2,0, este produciría un desequilibrio del puente inicial correspondiente a alrededor de 7000 με. Este desplazamiento puede limitar significativamente la rango de medición disponible de la instrumentación, y También...