Балансування моста Уитстона за допомогою підтягує резистора

Попередня ↔ Наступна

Балансування моста Уитстона за допомогою підтягує резистора.
Вплив параметрів підтягує резистора на розбаланс моста Уитстона.

Міст Уитстона досить часто застосовується при конструюванні різних типів датчиків (первинних перетворювачів). вимірників зусилля, переміщення, магнітного поля і т. д. Він дозволяє отримати більш високу чутливість, лінійність, температурну стабільність в порівнянні з поодинокими резисторами. В одну з діагоналей моста Уитстона включається джерело п ітающего напруги (постійного або змінного), в іншу - диференційний вимірювальний підсилювач.

Найбільш простий спосіб балансування моста Уитстона (установки нульового вихідного напруги при нульовому значенні вимірюваного параметра) полягає в паралельному підключенні до одного з його плечей підтягує резистора. Вибір плеча і величини підтягує резистора залежить від початкової розбалансування моста. Параметри підтягує резистора (залежність його опору від часу, напруги, температури) впливають на точність вимірювань. Тому виникає задача оцінки класу точності підтягує резистора, щоб, з одного боку, забезпечити необхідну точність вимірювань і, з іншого боку, не збільшувати витрат на придбання прецизійних резисторів.

Для спрощення розглянемо міст Уитстона (рис. 1), в якому опір трьох плечей однаково одно R. а одне з плечей має опір R (1 + a), де 0

Мал. 1. Міст Уитстона: E - напруга живлення, Eout - вихідна напруга, Rt - підтягаючий резистор.

Опір підтягує резистора можна знайти, використовуючи формулу для паралельного включення резисторів:

Наприклад, для R = 500 Ом, a = 0.001 (відхилення в 0.1%, т. Е. Один з резисторів має опір 500.5 Ом) маємо Rt = 500500 Ом

Вплив факторів часу, температури, напруги призводить до того, що опір підтягує резистора, спочатку рівне величині Rt за формулою (1), може змінитися до величини Rt (1 + b), де mod b <<1.

При цьому зміна вихідної напруги (розбаланс моста) складе:

Виробляючи необхідні перетворення, отримаємо:

Знаменник другого дробу у виразі (2) при малих значеннях a і b близький до одиниці. Таким чином, вплив похибки b підтягує резистора тим менше, чим краще був спочатку збалансований міст Уитстона (чим менше a). Говорячи іншими словами, чим більша величина опору підтягує резистора потрібно для балансування, тим менші вимоги пред'являються до класу його точності.

Нехай R = 500 Ом, a = 0.001, b = 0.01 (догляд опору підтягує резистора становить 1%), E = 5 В. Тоді:
за формулою (1) Rt = 500500 Ом

500 кОм;
за формулою (2) D Eout

5000000 мкВ * 0.25 * 0.00001 = 12.5 мкв.

Отримане значення величини разбаланса D Eout необхідно порівняти з необхідною точністю вимірювань, наведеної до входу диференціального підсилювача. Якщо вони однакові по порядку величини, то необхідно використовувати підтягаючий резистор більш високого класу точності.

Датчик - пристрій, що є первинним елементом ланцюга вимірювання, контролю або регулювання будь-якої фізичної величини, змінюваний разом з цією величиною деякий параметр якого (сигнал) може перетворюватися даної ланцюгом для подальшого використання відповідно до призначення ланцюга.
Міст Уитстона - електричний ланцюг з чотирьох опорів, з'єднаних квадратом, в одну з діагоналей якого включається джерело живлення, а в іншу - вимірювальний прилад.