Wheatstone Köprüsü Hesaplama
- Denge için Rx
- —
- VA (sol orta)
- —
- VB (sağ orta)
- —
- Köprü çıkışı VAB
- —
- Durum
- —
Kullanılan formüller
Denge: R1 / R2 = R3 / Rx → Rx = R2 × R3 / R1
VAB = Vs × (R2 / (R1 + R2) − Rx / (R3 + Rx))
Kısa cevap Wheatstone köprüsü denge koşulu nedir?
Wheatstone köprüsü, iki kolun oranları eşit olduğunda dengededir: R1 / R2 = R3 / Rx. Bu durumda orta noktalar arasındaki gerilim sıfırdır ve bilinmeyen direnç Rx = R2 × R3 / R1 ile bulunur. Dengeden küçük sapmalar çıkışta ölçülebilir bir gerilim oluşturur; gerinim ölçer ve yük hücreleri bu prensiple çalışır.
Wheatstone köprüsü, dört direncin iki gerilim bölücü halinde karşılıklı bağlandığı ve iki bölücünün orta noktaları arasındaki farkın ölçüldüğü devredir. Köprü dengedeyken bu fark sıfırdır; dirençlerden biri birazcık değiştiğinde çıkışta küçük ama ölçülebilir bir gerilim belirir. Yük hücreleri (load cell), gerinim ölçerler (strain gauge), basınç sensörleri ve hassas sıcaklık ölçümü bu prensiple çalışır. Araç, denge için gereken bilinmeyen direnci ve verilen dirençlerle oluşan köprü çıkışını hesaplar.
Bağlantı
Sol kolda R1 (üstte) ve R2 (altta), sağ kolda R3 (üstte) ve Rx (altta) seri bağlıdır. İki kol aynı besleme gerilimine paraleldir. A noktası R1–R2 birleşimi, B noktası R3–Rx birleşimidir ve çıkış VAB = VA − VB olarak ölçülür.
Denge koşulu
İki bölücünün oranı eşit olduğunda VA = VB olur: R1 / R2 = R3 / Rx, yani Rx = R2 × R3 / R1. Klasik laboratuvar deneyinde R1 ve R2 sabit, R3 ayarlı bir dirençtir; galvanometre sıfırı gösterene kadar R3 döndürülür ve bilinmeyen direnç bu formülle bulunur. Bu yöntemin gücü, sonucun besleme geriliminden bağımsız olmasıdır.
Dengeden sapma ve sensörler
Gerinim ölçerde direnç değişimi binde bir mertebesindedir. 350 Ω'luk dört elemanlı bir köprü 5 V ile beslendiğinde, bir kolda %0,1'lik değişim yaklaşık 1,25 mV çıkış verir. Bu kadar küçük bir sinyali okumak için enstrümantasyon kuvvetlendiricisi veya HX711 gibi köprü için tasarlanmış 24 bit ADC kullanılır. Araçta Rx değerini değiştirerek çıkışın ne kadar hassas olduğunu deneyebilirsiniz.
Sıkça sorulan sorular
Köprü çıkışı neden negatif çıkıyor?
Negatif değer, B noktasının A noktasından daha pozitif olduğunu gösterir; yani Rx denge değerinden küçüktür. İşaret, hangi yöne saptığınızı söyler.
Besleme gerilimi sonucu etkiler mi?
Denge değerini etkilemez; ancak dengeden sapmadaki çıkış gerilimi beslemeyle doğru orantılıdır. Hassas ölçümlerde ADC'nin referansını köprü beslemesinden almak (oranlı ölçüm) besleme dalgalanmasının etkisini ortadan kaldırır.
Köprünün tamamı devre analizi aracında çözülebilir mi?
Evet. Orta noktalar arasına bir direnç (galvanometre) bağlı devreyi DC devre analizi aracında hazır örnekle açabilirsiniz.
Direnç, kondansatör ve diğer komponentler için ürünlerimize göz atın.
Sensör ve Komponentler