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      惠斯通電橋原理、計算公式及應用

      作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2018-04-16

        1. 電阻橋定義解釋

        惠斯通電橋是由四個電阻組成的電橋電路,這四個電阻分別叫做電橋的橋臂,惠斯通電橋利用電阻的變化來測量物理量的變化,單片機采集可變電阻兩端的電壓然后處理,就可以計算出相應的物理量的變化,是一種精度很高的測量方式。其電路形式如下圖所示。

      惠斯通電橋是由四個電阻組成的電橋電路 

        在電橋中有三個電阻阻值是固定的分別為R1,R2,R3,第四個電阻是可變的為Rx,Rx發生變化時,圖中B,D兩點之間的電壓發生變化,通過采集電壓的變化就可以知道環境中物理量的變化,而從實現測量的目的。下面舉例介紹電橋電路的計算方式。

        2. 電阻橋相關計算

        假設流過R1,R2橋臂的電流為I1,流過R3,Rx橋臂的電流為I2,電橋供電電壓為VCC,如下圖所示。

      惠斯通電橋原理、計算公式及應用 

        通過歐姆定律可以計算出每個電阻兩端的電壓。在R1和R2這兩個橋臂上,R1,R2將VCC電壓分壓,R2電阻兩端得到的電壓即為V1;在R3和Rx這個橋臂上,R3,Rx將VCC電壓分壓,R3電阻兩端得到的電壓即為V2。下面分別用歐姆定律計算V1和V2。

        流過電阻R1和R2的電流I1:

      電阻電橋(惠斯通電橋)分析及應用

        R2兩端的電壓V1:

      惠斯通電橋計算公式 

        流過電阻R3和Rx的電流I2:

      電阻電橋(惠斯通電橋)分析及應用

        R3兩端的電壓:

      電阻電橋(惠斯通電橋)分析及應用

        V1和V2的電壓差:

      惠斯通電橋計算公式 

        由此可以看出:

        如果4個電阻都相等,即R1=R2=R3=Rx,那么ΔV=0,即電橋處于平衡狀態;

        Rx發生變化會導致△V發生變化;

        3.電阻橋的應用

        在實際使用中,我們通常將其中三個電阻值固定,而將另外一個電阻換成熱敏電阻、壓敏電阻、PT100等,這時候就可以用電橋來測物理量了。如果將PT100接入電橋,隨著環境溫度的變化,PT100的阻值發生變化導致ΔV發生變化,將差分電壓ΔV通過差分運放放大后進入單片機的AD采樣,再對照PT100的電阻-溫度對應表就可以知道當前環境的溫度了。

      Tags:惠斯通電橋原理,計算公式,惠斯通電橋  
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