Wheatstoneov mjerni most i njegova uporaba
Jedan od najpopularnijih premosni krugovi, koji se i danas koristi u mjernim instrumentima iu električnim laboratorijima, je Wheatstoneov mjerni most, nazvan po engleskom izumitelju Charlesu Wheatstoneu, koji je ovu shemu za mjerenje otpora predložio još 1843. godine.
Wheatstoneov mjerni most je u biti električni analog farmaceutske vage snopa, jer se ovdje koristi slična metoda kompenzacijskog mjerenja.
Princip rada mjernog mosta temelji se na izjednačavanju potencijala srednjih izvoda dviju paralelno spojenih grana otpornika, svaka grana ima dva otpornika. Kao dio jedne od grana uključen je otpornik čiju vrijednost želite znati, au drugoj - otpornik s podesivim otporom (reostat ili potenciometar).
Glatkim mijenjanjem vrijednosti otpora podesivog otpornika, postiže se nulto očitanje na skali galvanometra uključenoj u dijagonalu između srednjih točaka dviju spomenutih grana.U uvjetima kada galvanometar očitava nulu, potencijali srednjih točaka bit će jednaki i stoga se željeni otpor može lako izračunati.
Jasno je da strujni krug osim otpornika i galvanometra mora imati i napajanje za most, na slici je prikazan kao galvanski članak E. Struja teče od pozitivnog prema negativnom, dok se dijeli između dvije grane u obrnuto proporcionalan njihovim otporima.
Ako su gornji i donji otpornici u kraku mosta isti u parovima, odnosno kada su krakovi potpuno isti, nema razloga da se struja pojavi preko dijagonale, jer je potencijalna razlika između spojnih točaka galvanometra je nula. U tom slučaju se kaže da je most uravnotežen ili uravnotežen.
Ako su gornji otpori jednaki, a donji otpori nisu, struja će teći dijagonalno, od kraka većeg otpora prema kraku manjeg otpora, a igla galvanometra će skrenuti u odgovarajućem smjeru.
Dakle, ako su potencijali točaka na koje je galvanometar spojen jednaki, tada će omjeri vrijednosti gornjeg i donjeg otpornika u krakovima biti međusobno jednaki. Dakle, izjednačavanjem ovih odnosa dobivamo jednadžbu s jednom nepoznanicom. Otpore R1, R2 i R3 u početku treba mjeriti s visokom točnošću, tada će točnost pronalaženja otpornika Rx (R4) biti velika.
Krug Wheatstoneovog mosta često se koristi za mjerenje temperature kada se jedna od grana mosta uključi otporni termometar kao nepoznati otpornik.U svakom slučaju, što je veća razlika u otporima u granama, veća će biti i struja kroz dijagonalu, a pri promjeni otpora mijenja se i dijagonalna struja.
Ovo svojstvo Wheatstoneovog mosta toliko cijene oni koji rješavaju probleme upravljanja i mjerenja i razvijaju sheme upravljanja i automatizacije. Najmanja promjena otpora u jednoj od grana uzrokuje promjenu struje kroz most i ta se promjena bilježi. Umjesto galvanometra, ampermetar ili voltmetar mogu se uključiti u dijagonalu mosta, ovisno o određenom krugu i svrsi istraživanja.
Općenito, korištenjem Wheatstoneovog mosta možete mjeriti različite veličine: elastičnu deformaciju, osvjetljenje, vlažnost, toplinski kapacitet itd. Dovoljno je samo uključiti odgovarajući senzor u krug umjesto mjerenog otpornika, čiji će osjetljivi element mogućnost promjene otpora je u skladu s promjenom izmjerene vrijednosti, čak i ako nije električna. Obično se u takvim slučajevima povezuje Wheatstoneov most kroz ADC, a daljnja obrada signala, prikaz informacija na zaslonu, radnje na temelju primljenih podataka — sve to ostaje stvar tehnologije.