Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module7, Deel 2, Hoofdstuk 5, Paragraaf 5.11 Blz 235-237

Altijd al willen weten hoe de Brug van Wheatstone werkt en hoe hier te rekenen mee? Lees dan dit artikel en kom alles te weten over de Brug van Wheatstone!

Wat is de Werking van de Brug van Wheatstone

Bij het meten van weerstanden kan gebruikgemaakt worden van de ohm schaal van de Multimeter. Voor nauwkeurig meten van weerstanden is de multimeter echter ongeschikt. Voor deze doeleinden moet daarom de Brug van Wheatstone worden gebruikt.

In de werkplaats wordt de brug van Wheatstone bijvoorbeeld een Pontavi genoemd. Dit is echter de naam van een fabriek die dit meetinstrument maakt. In het kort komt het er op neer dat als een Brug van Wheatstone in balans is, geen spanning wordt afgegeven.

De grootte van deze spanning is afhankelijk van de mate waarin de brug uit balans is. De afgegeven spanning wordt naar een galvanometer gevoerd.

De pontavi of wel de Brug van Wheatstone zit in dit apparaat en hiermee test je de werking en meet je spanning

Het volgende is bij het meten met de Brug belangrijk:
Bij het omgaan met de galvanometer is voorzichtigheid geboden omdat het een zeer gevoelig instrument is.
De bruggen zijn zeer dure instrumenten. Meet daarom steeds aan een weestand waarop absoluut geen spanning kan komen te staan.

Het nulpunt van de glavanometer is in het midden van de schaal. De wijzer kan naar beide zijden uitslaan. De schaal is voorzien van een verdeling. Deze schaalverdeling is echter niet geijkt omdat alleen de middenstand van belang is (zie onderstaande afbeelding).

Schaalverdeling van een Glavanometer

Werking Brug van Wheatstone (Zie onderstaand schema)

De werking berust op het in evenwicht brengen van de twee takken van de brug waarvan er een de component bevat met de onbekende weerstand. In de figuur stelt R_{x} de onbekende weerstand voor. {\displaystyle R_{1},\ R_{2}} en {\displaystyle R_{3}} zijn weerstanden waarvan de waarden bekend zijn.

De weerstand {\displaystyle R_{2}} is variabel gemaakt door toepassing van een schuifweerstand of decadebank. Deze weerstand wordt zo ingesteld dat de brug in evenwicht is en er geen stroom meer loopt door de galvanometer Vg.

Op dat moment is de spanning tussen de middelpunten (B en D) gelijk aan nul. Het gevolg is dat de verhouding {\displaystyle R_{2}/R_{1}} in de bekende tak gelijk is aan de verhouding {\displaystyle R_{x}/R_{3}} in de tak met de onbekende weerstandR_{x}. Uit de gelijkheid van deze verhoudingen kan men de waarde van de onbekende weerstand bepalen{\displaystyle R_{x}=R_{3}\cdot {\frac {R_{2}}{R_{1}}}}

Indien de brug uit evenwicht is, zal de richting van de stroom in de galvanometer aangeven of R2 te groot of te klein is.

De Brug van Wheatstone berekenen en toepassing

Aan de hand van onderstaande afbeelding komen verschillende metingen, die met de Brug van Wheatstone verricht kunnen worden aan de orde. Bij gebruik van een ander model dan de Pontavi Wh2, kunnen die bedieningsknoppen iets verschillen, maar de handelingen blijven hetzelfde.

Poontavi Wh2 meten en berekenen

Meten van Weerstand (Zie bovenstaande afbeelding)

De te meten weerstand moet aangesloten worden tussen de klemmen (3). Voordat men de meting gaat verrichten moet men eerst controleren of de naald in het midden staat. Is dit niet het geval dan is het mogelijk om mechanische nulpuntcorrectie uit te voeren met de instelschroef (8). Vervolgens moet men controleren of de conditie van de batterij nog goed is.

Dit gebeurt door op S2 te drukken. De naald moet zich dan naar rechts bewegen en binnen de groene band (7) blijven staan. Als men op S1 drukt, wordt de meter in werking gesteld. Zodra er niet meer op S1 gedrukt wordt is de meter uitgeschakeld.

Terwijl S1 ingedrukt is moet nagekeken worden of de naald (5) uitslaat en naar welke kant. Beweegt de naald zich naar de + kant van de schaal (6) dan is de waarde van de aangesloten weerstand groter dan de instelling van de meter.

Om nu de juiste weerstandswaarde te vinden moet een hoger bereik gekozen worden met de bereikschakelaar S3. Ook kan de draaiknop voor de nul instelling (9) naar links gedraaid worden totdat de naald in het midden staat. De weerstandswaarde is dan afleesbaar op de weerstandsschaal (1).

Slaat de naald naar de – kant van de schaal uit, dan moet men een lager bereik kiezen met S3 of de draaiknop voor de nul instelling (9) moet rechts gedraaid worden totdat de naald in het midden staat.

Gelijk Spanning meting

Hoewel een Brug van Wheatstone in eerste instantie bedoeld is om weerstand te meten, kan ook gelijkspanning gemeten worden. Dit kan, als je wil controleren of er spanning op de te meten weerstanden staat. Omdat het instrument niet geijkt is, kan men natuurlijk geen ‘accurate’ spanningsmeting verrichten.

Aan de hand van bovenstaande afbeelding wordt uitgelegd hoe spanningsmeting met behulp van een Wheatstone Brug ‘Pontavi Wh2’ plaatsvindt:

De Pontavi Wh2 is uitgerust met twee gelijkspannings bereiken te weten 10V en 100V. Deze spanningen kunnen aangesloten worden op de klemmen (4). Wil men een meetbereik van 10V dan sluit men deze aan tussen de klem U en de klem 10V.

Om een meetbereik van 100V te krijgen wordt deze aangesloten tussen de klem U en de klem 100V. Is de spanning positief dan zal de naald + richting uitslaan. Is de spanning negatief dan zal de naald de – richting uitslaan. Met de Pontavi kan dus ook gelijkspanning tot 100V gemeten worden.

Analoog naar Digitaal Converter met Brug van Wheatstone kopen?

Kijk eens naar onderstaand product voor een handig en klein apparaat dat Analoog naar Digitaal omzet met behulp van de Brug.

Phidgets Vint Wheatstone Bridge Sensor op brug gebaseerde sensor hoge-resolutie ADC analoog naar digitale converter

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module7, Deel 2, Hoofdstuk 5, Paragraaf 5.11 Blz 235-237

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.