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惠斯通電橋原理、計算公式及應(yīng)用

作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點擊數(shù):    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(yīng)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(fā)生變化時,圖中B,D兩點之間的電壓發(fā)生變化,通過采集電壓的變化就可以知道環(huán)境中物理量的變化,而從實現(xiàn)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(guān)計算

  假設(shè)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用

  R3兩端的電壓:

電阻電橋(惠斯通電橋)分析及應(yīng)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(tài);

  Rx發(fā)生變化會導(dǎo)致△V發(fā)生變化;

  3.電阻橋的應(yīng)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(huán)境溫度的變化,PT100的阻值發(fā)生變化導(dǎo)致ΔV發(fā)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(yīng)表就可以知道當(dāng)前環(huán)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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