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[導(dǎo)讀]電阻橋(惠斯通電橋)的分析方法及用途

惠斯通電橋是由四個(gè)電阻組成的電橋,這四個(gè)電阻叫做電橋的電橋臂,惠斯通電橋利用電阻的變化來(lái)物理量的變化,是一種精度很高的測(cè)量方式。其電路形式如下圖所示。


通過(guò)歐姆定律可以計(jì)算出每個(gè)電阻兩端的電壓。在R1和R4這個(gè)橋臂上,R1,R4將2.5V電壓分壓,R4電阻兩端得到的電壓即為V2;在R2和R5這個(gè)橋臂上,R2,R5將2.5V電壓分壓,R5電阻兩端得到的電壓即為V1。領(lǐng)V=2.5V,下面分別用歐姆定律計(jì)算V1和V2。

流過(guò)電阻R1和R4的電流I2:


R4兩端的電壓:


流過(guò)電阻R2和R5的電流I1:


R5兩端的電壓:


V1和V2的電壓差:


由此可以看出,如果4個(gè)電阻都相等,即R1=R2=R4=R5,那么ΔV=0。

如果有三個(gè)電阻相等,假設(shè)R1 = R4=R5=2K,R2 =82Ω,那么V2 = 1.25V,V1=2.4V,ΔV = 1.15V。

在實(shí)際使用中,我們通常將其中三個(gè)電阻值固定, 而將另外一個(gè)電阻換成熱敏電阻、壓敏電阻、PT100等,這時(shí)候就可以用電橋來(lái)測(cè)物理量了。如果將PT100接入電橋,隨著環(huán)境溫度的變化,PT100的阻值發(fā)生變化導(dǎo)致ΔV發(fā)生變化,將差分電壓ΔV通過(guò)差分運(yùn)放放大后進(jìn)入單片機(jī)的AD采樣,再對(duì)照PT100的電阻-溫度對(duì)應(yīng)表就可以知道當(dāng)前環(huán)境的溫度了。

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