Ponte de medição de Wheatstone e seu uso

Um dos mais populares circuitos de ponte, usada ainda hoje em instrumentos de medição e em laboratórios elétricos, é a ponte de medição de Wheatstone, em homenagem ao inventor inglês Charles Wheatstone, que propôs esse esquema para medir resistência já em 1843.

A ponte de medição de Wheatstone é essencialmente um análogo elétrico da balança de feixe farmacêutica, pois um método semelhante de medição de compensação é usado aqui.

O princípio de operação da ponte de medição é baseado na equalização dos potenciais dos terminais intermediários de dois ramos de resistores conectados em paralelo, cada ramo possui dois resistores. Em um dos ramos, está incluído um resistor cujo valor você deseja saber e, no outro, um resistor com resistência ajustável (reostato ou potenciômetro).

Variando suavemente o valor da resistência do resistor ajustável, obtém-se uma leitura zero na escala do galvanômetro incluída na diagonal entre os pontos médios dos dois ramos mencionados.Em condições em que a leitura do galvanômetro é zero, os potenciais dos pontos médios serão iguais e, portanto, a resistência desejada pode ser facilmente calculada.

É claro que além dos resistores e do galvanômetro, o circuito deve ter alimentação para a ponte, na figura é mostrada como célula galvânica E. A corrente flui do positivo para o negativo, enquanto se divide entre os dois ramos em proporção inversa de suas resistências.

Se os resistores superior e inferior no braço da ponte forem iguais aos pares, ou seja, quando os braços forem exatamente iguais, não há razão para que a corrente apareça na diagonal, pois a diferença de potencial entre os pontos de conexão do galvanômetro é zero. Nesse caso, diz-se que a ponte está balanceada ou balanceada.

Se os resistores superiores forem iguais e os inferiores não, a corrente fluirá diagonalmente, do braço de maior resistência para o braço de menor resistência, e a agulha do galvanômetro se desviará na direção apropriada.

Portanto, se os potenciais dos pontos aos quais o galvanômetro está conectado forem iguais, as proporções dos valores dos resistores superior e inferior nos braços serão iguais entre si. Assim, igualando essas relações, obtemos uma equação com uma incógnita. As resistências R1, R2 e R3 devem ser medidas com alta precisão inicialmente, então a precisão de encontrar o resistor Rx (R4) será alta.

O circuito da ponte de Wheatstone é frequentemente usado para medir a temperatura quando um dos ramos da ponte é ligado Termômetro de resistência como um resistor desconhecido.De qualquer forma, quanto maior a diferença de resistências nos ramos, maior será a corrente na diagonal e, quando a resistência mudar, a corrente na diagonal também mudará.

Essa propriedade da ponte de Wheatstone é tão valorizada por quem resolve problemas de controle e medição e desenvolve esquemas de controle e automação. A menor mudança na resistência em um dos ramos causa uma mudança na corrente através da ponte, e essa mudança é registrada. Em vez de um galvanômetro, um amperímetro ou voltímetro pode ser incluído na diagonal da ponte, dependendo do circuito específico e da finalidade do estudo.

Em geral, usando a ponte de Wheatstone, você pode medir várias quantidades: deformação elástica, iluminação, umidade, capacidade de calor, etc. basta incluir o sensor correspondente no circuito em vez do resistor medido, cujo elemento sensível será ser capaz de mudar a resistência é consistente com a mudança no valor medido, mesmo que não seja elétrico. Normalmente, nesses casos, uma ponte de Wheatstone é conectada através do ADC, e posterior processamento do sinal, exibição de informações no display, ações baseadas nos dados recebidos - tudo isso continua sendo uma questão de tecnologia.