「ホイートストンブリッジ」という用語は、「チャールズホイートストン」によって発明されたレジスタンスブリッジとも呼ばれます。このブリッジ回路は、未知の抵抗値を計算するため、および測定器、電流計、電圧計などを調整する手段として使用されます。しかし、現在のデジタルミリメートルは、抵抗を計算する最も簡単な方法を提供します。最近では、ホイートストンブリッジは、さまざまなセンサーやトランスデューサーをインターフェースするために最新のオペアンプで使用できるなど、多くのアプリケーションで使用されています。アンプ回路 s。このブリッジ回路は、電圧供給端子と接地端子の間に2つの単純な直列抵抗と並列抵抗で構成されています。ブリッジのバランスが取れている場合、接地端子は2つの並列ブランチ間にゼロ電圧差を生成します。ホイートストンブリッジは、2つのi / p端子と2つのo / p端子で構成され、4つの抵抗が菱形に配置されています。

“ライトスイッチの壁の種類 ”

ホイートストンブリッジ

ホイートストンブリッジとその働き

ホイートストンブリッジは、電気抵抗を測定するために広く使用されています。この回路は 2つの既知の抵抗器で構築、ブリッジの形で接続された1つの未知の抵抗器と1つの可変抵抗器。可変抵抗器を調整すると、検流計の電流がゼロになり、2つの未知の抵抗器の比率は未知の抵抗値と可変抵抗器の調整値の比率に等しくなります。ホイートストンブリッジを使用することにより、未知の電気抵抗値を簡単に測定できます。

ホイートストンブリッジの回路配置

ホイートストンブリッジの回路配置を以下に示します。この回路は、AB、BC、CD、ADの4つのアームで設計されており、電気抵抗P、Q、R、Sで構成されています。これら4つの抵抗のうち、PとQは既知の固定電気抵抗です。検流計は、S1スイッチを介してB端子とD端子の間に接続されています。電圧源はスイッチS2を介してA＆C端子に接続されています。端子CとDの間に可変抵抗器「S」が接続されています。可変抵抗器の値を調整すると、端子Dの電位が変化します。たとえば、電流I1とI2はポイントADCとABCを流れています。アームCDの抵抗値が変化すると、I2電流も変化します。

ホイートストンブリッジの回路配置

可変抵抗を調整する傾向がある場合、I2.Sである抵抗Sの両端の電圧降下が、抵抗Qの両端の電圧降下、つまりI1.Qに対して特に可能になると、1つの状態が1回戻る可能性があります。したがって、点Bの電位は点Dの電位に等しくなるため、これら2つの点の電位差b / nはゼロになり、検流計を流れる電流はゼロになります。次に、S2スイッチが閉じているとき、検流計のたわみはゼロです。

ホイートストンブリッジの派生

上記の回路から、電流I1とI2は

I1 = V / P + QおよびI2 = V / R + S

ここで、ポイントCに対するポイントBの電位は、Qトランジスタの両端の電圧降下であり、式は次のようになります。

I1Q = VQ / P + Q…………………………..（1）

Cに対する点Dの電位は、抵抗Sの両端の電圧降下であり、次の式は次のようになります。

I2S = VS / R + S…………………………..（2）

上記の式1と2から、次のようになります。

VQ / P + Q = VS / R + S

「 Q / P + Q = S / R + S

P + Q / Q = R + S / S

P / Q + 1 = R / S + 1

P / Q = R / S

R = SxP / Q

上記の式では、P / QとSの値がわかっているので、R値を簡単に決定できます。

PやQなどのホイートストンブリッジの電気抵抗は一定の比率で作られ、比率アームとして知られる1：1 10：1（または）100：1であり、レオスタットアームSは常に1〜1,000オームまたは1〜10,000オーム

ホイートストンブリッジの例

次の回路は不平衡ホイートストンブリッジです。C点とD点の両端のo / p電圧を計算し、ブリッジ回路の平衡をとるために抵抗R4の値が必要です。

ホイートストンブリッジの例

上記の回路の最初の直列アームはACBです
Vc =（R2 /（R1 + R2））X Vs
R2 = 120オーム、R1 = 80オーム、Vs = 100
これらの値を上記の式に代入します
Vc =（120 /（80 + 120））X 100
= 60ボルト
上記の回路の2番目の直列アームはADBです

VD = R4 /（R3 + R4）X Vs

“閉ループ制御とは ”

DV = 160 /（480 + 160）X 100
= 25ボルト
ポイントCとDの両端の電圧は次のように与えられます。
Vout = VC-VD
Vout = 60-25 = 35ボルト。
ホイートストンブリッジブリッジのバランスを取るために必要なR4抵抗の値は、次のように与えられます。
R4 = R2 R3 / R1
120X480 / 80
720オーム。

したがって、最終的に、ホイートストンブリッジには2つのi / p端子と2つのo / p端子、つまりAとB、CとDがあると結論付けることができます。上記の回路のバランスが取れている場合、o / p端子間の電圧はゼロボルトです。ホイートストンブリッジが不平衡の場合、o / p電圧は、不平衡方向に応じて+ veまたは–veのいずれかになります。

ホイートストンブリッジの応用

ホイートストンブリッジの用途は、ホイートストンブリッジ回路を使用した光検出器です。

ホイートストンブリッジ光検出回路

平衡ブリッジ回路は多くの場所で使用されています電子アプリケーション光の強さ、ひずみ、圧力の変化を測定します。ホイートストンブリッジ回路で使用できるさまざまなタイプの抵抗センサーには、ポテンショメータ、LDR、ひずみゲージ、サーミスタなどがあります。

ホイートストンブリッジアプリケーションは、電気的および機械的な量を感知するために使用されます。しかし、単純なホイートストンブリッジの用途は、光電子デバイスを使用した光測定です。ホイートストンブリッジ回路では、抵抗の1つの代わりに光依存抵抗が配置されます。

LDRはパッシブ抵抗センサーであり、可視光レベルを抵抗の変化に変換し、後で電圧に変換するために使用されます。 LDRは、光強度レベルの測定と監視に使用できます。 LDRは、100ルクスの光強度で約900Ωの薄暗い光または暗い光で数メガオームの抵抗を持ち、明るい光で約30オームまで低下します。ホイートストンブリッジ回路に光依存抵抗を接続することで、光レベルの変化を測定・監視することができます。

これはすべて、ホイートストンブリッジとホイートストンブリッジの原理に関するものであり、アプリケーションで機能します。この概念をよりよく理解していただければ幸いです。さらに、この記事に関する質問や疑問、またはエレクトロニクスプロジェクト、下のコメントセクションにコメントしてフィードバックをお寄せください。

写真クレジット：