Должны ли мы использовать мосты из пшеничного камня в настоящее время?

Для измерения тензодатчиков мост Уитстона является историческим выбором.

В четверти моста Уитстона ( обычно $350 \Omega$ (?)), С усилителем с высоким входным импедансом и некоторым напряжением питания $V$ моста , отношение выходного напряжения моста к любому резистору равно 1/4, что такое же соотношение в делитель напряжения между выходным напряжением относительно любого резистора по сравнению со стабильным опорным напряжением $V/2$ .

Делитель напряжения с эталонным напряжением будет иметь шумовое напряжение около 35,16 нВ / ртГц (из эталонного напряжения 35 нВ / ртГц плюс два резистора), а мост Уитстона - шумовое напряжение 4,86 нВ / ртГц (от четырех резисторов) , которого должно быть достаточно (?) для большинства систем АЦП (то есть для 24 бит, диапазон 0-5 В: разрешение 300 нВ).

$0.02\%$ $2 \ ppm/C^\circ$ $4\ ppm/C^\circ$ $0.005\%$ $2 \ ppm/C^\circ$ $8 \ ppm/C^\circ$

Следовательно, зачем использовать мосты Уитстона?

wheatstone-bridge precision strain-gage Brethlosze
источник

Здравствуйте, Братлосз, интересный вопрос, который вы задаете, но мне трудно найти реальный вопрос, на который можно ответить. «Следовательно, зачем использовать мосты Уитстона?». Существует много альтернатив мосту Уитстона, но я не уверен, что понимаю, какие альтернативы вы рассматриваете в этом вопросе. Вы сравниваете его с одним делителем напряжения с двумя резисторами, а не с четырьмя, используемыми в мосте Уитстона? .. Я думаю, что это помогло бы большему количеству людей понять вопрос, если бы вы добавили несколько диаграмм или сделали его немного более многословным;)

Винзент

Я знал, что вы хотели бы диаграмму. Предоставляется.

Братлосз

Информация: Мосты Уитстона могут приводиться в действие от источника тока для получения более линейного выхода с изменением сопротивления в приложениях с четвертным мостом по сравнению с возбуждением напряжением. Они скоро не уйдут! Обратите внимание, что ADR4525 не имеет темп 0,02 ч / млн на градус, но обычно 2 ч / млн на градус.

Энди ака

@Андяка Замечательно. Но если бы я водил мост с источником тока, тоже мог бы сделать то же самое в корпусе делителя напряжения. Регулирование напряжения более шумное, но более стабильное?

Brethlosze

Ответы:

Чего вам не хватает, так это того, что обычной целью использования моста Уитстона является балансировка двух датчиков. То есть. когда мы используем мост Уитстона, у нас обычно есть два переменных сопротивления или источника тока, которые мы хотим сбалансировать следующим образом;

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Вы правы, заключая, что если у нас есть только один датчик для измерения, а не два, которые мы хотим сбалансировать, то мост Уитстона - не идеальный способ сделать это.

Vinzent
источник

Проблема с использованием эталонной версии напряжения заключается в том, что схема зависит от разницы между двумя точными источниками напряжения, V и Vref. В мосте Уитстона есть только один источник напряжения, и есть некоторая отмена ошибок.

Точные эталоны напряжения являются шумными и их трудно фильтровать без потери точности. Они имеют хорошую долговременную стабильность по напряжению, но многие имеют плохую кратковременную стабильность.

Мост Уитстона и его разновидности до сих пор широко используются при разработке измерительного оборудования. Существует много реальных ошибок измерения, которые не являются просто шумом резистора, и часто помогает мостовая схема.

Том Андерсон
источник

Обратите внимание, что изменения сопротивления для большинства применений тензометрических датчиков (в пределах упругой области) невелики. Если деформация составляет 1000 микронапряжений - большая для большинства металлов - (то есть 1e3 / 1e6 = 1e-3, AKA 0,001) и калибровочный коэффициент составляет ~ 2, тогда изменение сопротивления составляет R_nominal * 0,002! Таким образом, вам нужна вся помощь и отказ в обычном режиме, которые вы можете получить. Силиконовые датчики имеют гораздо более высокие коэффициенты, но они дороги, сложны в установке и достаточно чувствительны к температуре. См. Также соединение Кельвина (6 проводов), если у вас длинные провода, особенно вокруг электрически шумное оборудование.

Катализатор

Я все еще в сомнении. Один из ответа (теперь удалено?) Сказал , что опорное напряжение была в концепции только формой моста руки, с дополнительной утонченностью. Обратите внимание, что да, источник напряжения V должен регулироваться в обеих схемах.

Brethlosze