1. 電阻橋定義解釋
惠斯通電橋是由四個電阻組成的電橋電路,這四個電阻分別叫做電橋的橋臂,惠斯通電橋利用電阻的變化來測量物理量的變化,單片機采集可變電阻兩端的電壓然后處理,就可以計算出相應的物理量的變化,是一種精度很高的測量方式。其電路形式如下圖所示。
在電橋中有三個電阻阻值是固定的分別為r1,r2,r3,第四個電阻是可變的為rx,rx發(fā)生變化時,圖中b,d兩點之間的電壓發(fā)生變化,通過采集電壓的變化就可以知道環(huán)境中物理量的變化,而從實現(xiàn)測量的目的。下面舉例介紹電橋電路的計算方式。
2. 電阻橋相關計算
假設流過r1,r2橋臂的電流為i1,流過r3,rx橋臂的電流為i2,電橋供電電壓為vcc,如下圖所示。
通過歐姆定律可以計算出每個電阻兩端的電壓。在r1和r2這兩個橋臂上,r1,r2將vcc電壓分壓,r2電阻兩端得到的電壓即為v1;在r3和rx這個橋臂上,r3,rx將vcc電壓分壓,r3電阻兩端得到的電壓即為v2。下面分別用歐姆定律計算v1和v2。
流過電阻r1和r2的電流i1:
r2兩端的電壓v1:
流過電阻r3和rx的電流i2:
r3兩端的電壓:
v1和v2的電壓差:
由此可以看出:
如果4個電阻都相等,即r1=r2=r3=rx,那么δv=0,即電橋處于平衡狀態(tài);
rx發(fā)生變化會導致△v發(fā)生變化;
3.電阻橋的應用
在實際使用中,我們通常將其中三個電阻值固定,而將另外一個電阻換成熱敏電阻、壓敏電阻、pt100等,這時候就可以用電橋來測物理量了。如果將pt100接入電橋,隨著環(huán)境溫度的變化,pt100的阻值發(fā)生變化導致δv發(fā)生變化,將差分電壓δv通過差分運放放大后進入單片機的ad采樣,再對照pt100的電阻-溫度對應表就可以知道當前環(huán)境的溫度了。