El término 'puente de Wheatstone' también se llama como puente de resistencia, es decir, inventado por 'Charles Wheatstone'. Este circuito puente se utiliza para calcular los valores de resistencia desconocidos y como medio para regular instrumentos de medición, amperímetros, voltímetros, etc. Pero los milímetros digitales actuales ofrecen la forma más sencilla de calcular una resistencia. En los últimos días, el puente de Wheatstone se utiliza en muchas aplicaciones, como puede utilizarse con amplificadores operacionales modernos para conectar varios sensores y transductores a circuito amplificador s. Este circuito puente está construido con dos resistencias en serie y en paralelo simples entre un terminal de suministro de voltaje y terminales de tierra. Cuando el puente está equilibrado, el terminal de tierra produce una diferencia de voltaje cero entre las dos ramas paralelas. Un puente de Wheatstone consta de dos terminales i / py dos terminales o / p que incluye cuatro resistencias dispuestas en forma de diamante.
Puente de Wheatstone
Puente de Wheatstone y su funcionamiento
Un puente de Wheatstone se usa ampliamente para medir la resistencia eléctrica. Este circuito es construido con dos resistencias conocidas , una resistencia desconocida y una resistencia variable conectadas en forma de puente. Cuando se ajusta la resistencia variable, entonces la corriente en el galvanómetro se vuelve cero, la relación de dos resistencias desconocidas es igual a la relación del valor de la resistencia desconocida y el valor ajustado de la resistencia variable. Mediante el uso de un puente de Wheatstone, el valor de resistencia eléctrica desconocido se puede medir fácilmente.
Disposición del circuito del puente de Wheatstone
La disposición del circuito del puente de Wheatstone se muestra a continuación. Este circuito está diseñado con cuatro brazos, a saber, AB, BC, CD y AD y consta de resistencias eléctricas P, Q, R y S. Entre estas cuatro resistencias, P y Q son resistencias eléctricas fijas conocidas. Un galvanómetro está conectado entre los terminales B y D a través de un interruptor S1. La fuente de voltaje se conecta a los terminales A & C a través de un interruptor S2. Una resistencia variable 'S' está conectada entre las terminales C y D. El potencial en la terminal D varía cuando se ajusta el valor de la resistencia variable. Por ejemplo, las corrientes I1 e I2 fluyen a través de los puntos ADC y ABC. Cuando el valor de resistencia del brazo CD varía, la corriente I2 también variará.
Disposición del circuito del puente de Wheatstone
Si tendemos a ajustar la resistencia variable, una situación podría regresar una vez cuando la caída de voltaje en la resistencia S que es I2.S se vuelve específicamente capaz de la caída de voltaje en la resistencia Q, es decir, I1.Q. Por lo tanto, el potencial del punto B se vuelve igual al potencial del punto D, por lo tanto, la diferencia de potencial b / n en estos dos puntos es cero, por lo que la corriente a través del galvanómetro es cero. Entonces, la deflexión en el galvanómetro es cero cuando el interruptor S2 está cerrado.
Derivación del puente de Wheatstone
Del circuito anterior, las corrientes I1 e I2 son
I1 = V / P + Q e I2 = V / R + S
Ahora el potencial del punto B con respecto al punto C es la caída de voltaje en el transistor Q, entonces la ecuación es
I1Q = VQ / P + Q ………………………… .. (1)
El potencial del punto D con respecto a C es la caída de voltaje en la resistencia S, entonces la ecuación es
I2S = VS / R + S ………………………… .. (2)
De la ecuación anterior 1 y 2 obtenemos,
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
Aquí, en la ecuación anterior, se conoce el valor de P / Q y S, por lo que el valor de R se puede determinar fácilmente.
Las resistencias eléctricas del puente de Wheatstone como P y Q están hechas de una relación definida, son 1: 1 10: 1 (o) 100: 1 conocidas como brazos de relación y el brazo del reóstato S se hace siempre variable de 1-1,000 ohmios o de 1-10.000 ohmios
Ejemplo de puente de Wheatstone
El siguiente circuito es un puente de Wheatstone desequilibrado, calcule el voltaje o / p en los puntos C y D y se requiere el valor de la resistencia R4 para equilibrar el circuito del puente.
Ejemplo de puente de Wheatstone
El primer brazo en serie en el circuito anterior es ACB
Vc = (R2 / (R1 + R2)) X Vs
R2 = 120 ohmios, R1 = 80 ohmios, Vs = 100
Sustituye estos valores en la ecuación anterior
Vc = (120 / (80 + 120)) X 100
= 60 voltios
El segundo brazo de la serie en el circuito anterior es ADB
VD = R4 / (R3 + R4) X Vs
VD= 160/ (480+160) X 100
= 25 voltios
El voltaje en los puntos C y D se da como
Vout = VC-VD
Vout = 60-25 = 35 voltios.
El valor de la resistencia R4 que se requiere para equilibrar el puente del puente de Wheatstone se da como:
R4 = R2 R3 / R1
120X480 / 80
720 ohmios.
Entonces, finalmente podemos concluir que el puente de Wheatstone tiene dos terminales i / p y dos o / p, a saber, A y B, C y D. Cuando el circuito anterior está equilibrado, el voltaje a través de los terminales o / p es cero voltios. Cuando el puente de Wheatstone está desequilibrado, el voltaje de o / p puede ser + ve o –ve dependiendo de la dirección del desequilibrio.
Aplicación de Wheatstone Bridge
La aplicación del puente de Wheatstone es un detector de luz que utiliza el circuito de puente de Wheatstone.
Circuito detector de luz del puente de Wheatstone
Los circuitos de puente balanceados se utilizan en muchos aplicaciones electronicas para medir cambios en la intensidad de la luz, tensión o presión. Los diferentes tipos de sensores resistivos que se pueden utilizar en un circuito puente de Wheatstone incluyen: potenciómetros, LDR, galgas extensométricas y termistor, etc.
Las aplicaciones de puentes de Wheatstone se utilizan para detectar cantidades eléctricas y mecánicas. Pero, la sencilla aplicación del puente de Wheatstone es la medición de la luz mediante un dispositivo fotorresistivo. En el circuito del puente de Wheatstone, se coloca una resistencia dependiente de la luz en el lugar de una de las resistencias.
Un LDR es un sensor resistivo pasivo, que se utiliza para convertir los niveles de luz visible en un cambio de resistencia y luego en un voltaje. El LDR se puede utilizar para medir y controlar el nivel de intensidad de la luz. El LDR tiene una resistencia de varios Megha ohms en luz tenue u oscura alrededor de 900Ω a 100 Lux de una intensidad de luz y hasta alrededor de 30ohms en una luz brillante. Al conectar la resistencia dependiente de la luz en el circuito del puente de Wheatstone, podemos medir y monitorear los cambios en los niveles de luz.
Todo esto tiene que ver con el puente de Wheatstone y el principio del puente de Wheatstone, su funcionamiento con la aplicación. Esperamos que comprenda mejor este concepto. Además, cualquier consulta o duda sobre este artículo o proyectos de electrónica , envíe sus comentarios comentando en la sección de comentarios a continuación.
Créditos fotográficos:
- Puente de Wheatstone por hijo
- Disposición del circuito del puente de Wheatstone por electric4u
- Detector de luz de puente de Wheatstone de tutoriales de electronica
