Wheatstone'i mõõtesild ja selle kasutamine
Üks populaarsemaid silla ahelad, mida kasutatakse tänapäevalgi mõõteriistades ja elektrilaborites, on Wheatstone'i mõõtesild, mis sai nime inglise leiutaja Charles Wheatstone'i järgi, kes pakkus selle takistuse mõõtmise skeemi välja juba 1843. aastal.
Wheatstone'i mõõtesild on sisuliselt farmatseutilise kiire tasakaalu elektriline analoog, kuna siin kasutatakse sarnast kompensatsiooni mõõtmise meetodit.
Mõõtesilla tööpõhimõte põhineb kahe paralleelselt ühendatud takistiharu keskmiste klemmide potentsiaalide võrdsustamisel, kummalgi harul on kaks takistit. Ühe haru osana on lisatud takisti, mille väärtust soovite teada saada, ja teises - reguleeritava takistusega takisti (reostaat või potentsiomeeter).
Reguleeritava takisti takistuse väärtust sujuvalt muutes saadakse kahe mainitud haru keskpunktide vahelises diagonaalis sisalduva galvanomeetri skaalal nullnäit.Tingimustes, kus galvanomeeter näitab nulli, on keskpunktide potentsiaalid võrdsed ja seetõttu saab soovitud takistust hõlpsasti arvutada.
Selge on see, et ahelas peab lisaks takistitele ja galvanomeetrile olema toide ka silla jaoks, joonisel on see kujutatud galvaanilise elemendina E. Vool liigub positiivsest negatiivsesse, jagunedes samal ajal kahe haru vahel. pöördvõrdeline nende takistustega.
Kui silla õla ülemised ja alumised takistid on paarikaupa samad, st kui harud on täpselt samad, ei ole põhjust, et vool tekiks üle diagonaali, kuna ühenduspunktide potentsiaalide erinevus galvanomeetri väärtus on null. Sel juhul öeldakse, et sild on tasakaalus või tasakaalus.
Kui ülemised takistid on samad ja alumised takistid mitte, siis voolab vool diagonaalselt, suurema takistusega õlalt väiksema takistusega õlale ja galvanomeetri nõel kaldub sobivas suunas.
Seega, kui galvanomeetriga ühendatud punktide potentsiaalid on võrdsed, on õla ülemise ja alumise takisti väärtuste suhted üksteisega võrdsed. Seega, võrdsustades need seosed, saame võrrandi ühe tundmatuga. Takistid R1, R2 ja R3 tuleks esialgu mõõta suure täpsusega, siis on takisti Rx (R4) leidmise täpsus kõrge.
Wheatstone'i sillaahelat kasutatakse sageli temperatuuri mõõtmiseks, kui üks sillaharudest lülitub sisse takistuse termomeeter kui tundmatu takisti.Igal juhul, mida suurem on takistuste erinevus harudes, seda suurem on diagonaali läbiv vool ja takistuse muutumisel muutub ka diagonaalvool.
Seda Wheatstone'i silla omadust hindavad nii need, kes lahendavad juhtimis- ja mõõtmisprobleeme ning arendavad juhtimis- ja automatiseerimisskeeme. Väikseim takistuse muutus ühes harus põhjustab silda läbiva voolu muutuse ja see muutus registreeritakse. Galvanomeetri asemel võib silla diagonaali lisada ampermeetri või voltmeetri, olenevalt konkreetsest vooluringist ja uuringu eesmärgist.
Üldjuhul saab Wheatstone'i silla abil mõõta erinevaid suurusi: elastset deformatsiooni, valgustust, niiskust, soojusmahtuvust jne. piisab, kui mõõdetava takisti asemel lülitada vooluringi vastav andur, mille tundlik element takistuse muutmise võimalus on kooskõlas mõõdetud väärtuse muutusega, isegi kui see ei ole elektriline. Tavaliselt on sellistel juhtudel ühendatud Wheatstone'i sild ADC kaudu, ja signaali edasine töötlemine, info kuvamine ekraanil, tegevused saadud andmete põhjal — kõik see jääb tehnoloogia küsimus.