Můstkové zapojení

 

 

Můstkové zapojení měřicích součástek je elektronické zařízení, které převádí signál (převážně neelektrické veličiny - síla, teplota, tenze atd.) na unifikovaný napěťový signál  (-5V až +5V, -10V až +10V nebo 0V až +10V apod.).

Příklad:

Jaký je důvod, že se tlak, tenze, síla atd. neměří pomocí tenzoelektrické součástky přímo, ale v můstkovém zapojení? Jaká je výhoda můstkového zapojení? Vypočtěte odpor tenzoelektrické součástky, znáte-li v zapojení odpory rezistorů i reostatu.

Řešení

K měření se můstková zapojení využívají velmi často. Důvodem je přesnost metody. Předpokládejme, že měříme  v sériovém zapojení bez můstku (obr. 1).


obr. 1:

Bude-li R=1000 W a Rp=500 W a napětí baterie U=4,5 V, bude obvodem protékat proud

Změní-li se odpor tenzoelektrické součástky o jedno procento, tj. o 5 W, na Rp=505 W, bude protékající proud I=2,99 mA. Změna proudu tedy činí  pouhou jednu setinu miliampéru. Měříme-li proud na přístroji s rozsahem 10 mA, nemáme šanci takto malou změnu proudu zaznamenat.

Jiná situace nastává při měření v můstkovém zapojení (obr. 2).


obr.2

Podmínka rovnováhy na můstku: Jestliže ampérmetrem nemá protékat proud, musí být body A, B na stejném potenciálu (je mezi nimi nulové elektrické napětí). To že ampérmetrem neprotéká proud, lze zjistit velice přesně, protože ho používáme na jeho nejmenším rozsahu. V tom případě můžeme ampérmetr zkratovat (nahradit ho vodičem) a poměry v obvodu se nezmění (obr. 3).


obr. 3

Tedy rezistory R1 a Rp jsou spojeny paralelně a rezistory R2 a Rr jsou spojeny rovněž paralelně. Na paralelně spojených rezistorech je stejné elektrické napětí, UR1 = URp, UR2 = URr.
 Protože mezi body A, B neteče proud, je proud procházející rezistorem R1 stejný jako rezistorem R2 a proud procházející tenzoelektrickou součástkou s odporem Rp je stejný jako proud procházející reostatem Rr, IR1 = IR2, IRp = IRr. 

Z Ohmova zákona máme U = RI. Dosadíme do výše uvedených rovnic pro elektrická napětí

Známe-li odpory ostatních rezistorů, vypočteme z tohoto vztahu odpor tenzoelektrické součástky. 

Změní-li se odpor tenzoelektrické součástky nyní, začne ampérmetrem procházet proud. I když tento proud nebude velký, spolehlivě ho zaznamenáme, protože ampérmetr je nastaven na svůj nejcitlivější rozsah (například v řádu mikroampér).

Můstkové zapojení je tedy daleko citlivější na změny než sériové zapojení.

 

Poděkování:  Investice do rozvoje vzdělávání. Tento výukový text je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.2.00/28.0206  „Inovace výuky podpořená praxí“.

       

 

        Zpět na hlavní stránku   ׀   Zpět na seznam praktických cvičení  ׀ Měření na můstku   ׀  Měřený objekt, přístroje a snímače

 

 

 

 

      Katedra konstruování strojů - JF - Předmět Měřící Technika (KKS/MT)
Copyright © 2014   ZČU v Plzni - Fakulta strojní, Katedra konstruování strojů. Všechna práva vyhrazena.
Poslední aktualizace: 04. 06. 2014