circuito puente

Circuitos Puente
Los Circuitos Puente se utilizan muy comúnmente como un elemento de conversión de variable en la medición de sistemas para producir una salida en forma de un nivel de voltaje que cambia a medida que él mide los cambios de la cantidad física. Ellos proporcionan un método exacto de medición de valores de resistencia, inductancia y capacitancia, y permitir la detección de muypequeños cambios en estas cantidades sobre un valor nominal. Son de gran importancia en la tecnología de sistema de medición debido a que muchos transductores de medición de cantidades físicas tienen una salida que se expresa como un cambio en la resistencia, inductancia o capacitancia. El calibrador de tensión de medición del desplazamiento, que tiene una resistencia variable de salida, es sólo unejemplo de esta clase de transductores. Normalmente, la excitación de los puentes para medición de resistencias es por un voltaje c.d. y por un voltaje de a.c. para inductancia o la medición de capacitancia. Existen dos tipos de puentes, nulos y de desviación, y, de una manera similar a los instrumentos en general, los tipos nulos se emplean principalmente para los fines de calibración y los tiposde deflexión se utilizan dentro de control automático en esquemas de bucle cerrado.
Puente de C.D. tipo Nulo (Puente de Wheatstone)
Un puente de tipo nulo con excitación de c.d., comúnmente conocido como un puente de Wheatstone, tiene la forma mostrada en la Figura 7.1. Los cuatro brazos del puente consisten en la resistencia Ru desconocida, dos valores iguales de resistencias R2 y R3 y Rv elresistor variable (generalmente una caja de resistencia de década). Un voltaje de c.d. Vi se aplica a través de los puntos de CA y la resistencia Rv se varía hasta que la tensión medida entre los puntos de BD es igual a cero. Este punto nulo generalmente se mide con un galvanómetro de alta sensibilidad.
Para analizar el puente Whetstone, definimos la corriente que fluye en cada brazo que seránI1. . . I4 como se muestra en la Figura 7.1. Normalmente, es usado un instrumento de medición de voltaje de alta impedancia, la corriente Im consumida por el aparato de medición será muy pequeña y puede ser aproximada a cero. Si se hace esta suposición, entonces, para Im = 0:
Nota: ver en la página siguiente…



Por lo tanto, si R2 = R3, entonces Ru = Rv. Como Rv es un valor conocido conprecisión, ya que es deriva de una caja de resistencia variable de década, esto significa que Ru es también conocido con precisión conocida.
Puente de C.D. Tipo Deflexión
Un puente tipo desviación con excitación de c.d. se muestra en la Figura 7.2. Este difiere dell puente de Wheatstone principalmente en que la resistencia variable Rv se sustituye por una resistencia R1 fija del mismo valor que elvalor nominal de la resistencia desconocida Ru. Como la resistencia Ru cambia, por lo que la tensión de salida V0 varía, y esta relación entre V0 y Ru puede calcularse.
Esta relación se simplifica si suponemos que de nuevo un instrumento de medición de tensión de alta impedancia se utiliza y se extrae la corriente Im por el mismo, se puede aproximar a cero. (El caso en el que esta hipótesis nose sostiene se describe más adelante en esta sección). El análisis es entonces exactamente el mismo que para el ejemplo anterior del puente Wheatstone, excepto que Rv se sustituye por R1. Por lo tanto, de la ecuación (7.1), tenemos:


Cuando Ru está en su valor nominal, es decir, para Ru = R1, es evidente que V0 = 0 (desde R2 = R3). Para otros valores de Ru, V0 tiene valores negativos ypositivos que varían en un camino no lineal con Ru.
Ejemplo 7.1
Un cierto tipo de transductor de presión, diseñado para medir presiones en el intervalo 0-10 bar, consta de un diafragma con un medidor de deformación cementado a ella para detectar deflexiones del diafragma. El medidor de tensión tiene una resistencia nominal de 120 ohms y forma un brazo de un circuito puente de Wheatstone, con los...