Czy w dzisiejszych czasach powinniśmy używać mostów z kamieni pszenicznych?

Do pomiaru tensometrów historycznym wyborem jest mostek z pszenicy.

W ćwiartce brygady pszenicy ( zwykle $350 \Omega$ (?)), Ze wzmacniaczem o wysokiej impedancji wejściowej i pewnym napięciem zasilania mostka $V$ , stosunek napięcia wyjściowego mostka do dowolnego opornika wynosi 1/4, co jest takim samym stosunkiem w dzielnik napięcia między napięciem wyjściowym względem dowolnego rezystora, w porównaniu ze stabilnym napięciem odniesienia $V/2$ .

Dzielnik napięcia z napięciem odniesienia miałby szum napięcia około 35,16 nV / rtHz (z napięcia odniesienia 35 nV / rtHz plus dwa rezystory), a mostek Wheatstone'a szum napięcia o wartości 4,86 nV / rtHz (z czterech rezystorów) , co powinno wystarczyć (?) dla większości systemów ADC (tj. dla 24 bitów, zakres 0–5 V: rozdzielczość 300 nV).

I napięcia odniesienia ( $0.02\%$ początkowego błędu $2 \ ppm/C^\circ$ , AD ADR4525 ) będzie bardziej stabilny i precyzyjny (?) O $4\ ppm/C^\circ$ niż rezystor precyzyjny ( $0.005\%$ błędu $2 \ ppm/C^\circ$ , Vishay, MR100 ), około $8 \ ppm/C^\circ$ .

Dlatego po co zawracać sobie głowę mostami z pszenicy?

wheatstone-bridge precision strain-gage Brethlosze
źródło

Cześć Brethlosze, Zadajesz interesujące pytanie, ale trudno mi znaleźć odpowiedź na pytanie. „Dlatego po co zawracać sobie głowę stosowaniem Mostów z Pszenicy?”. Istnieje wiele alternatyw dla mostka Wheatstone'a, ale nie jestem pewien, czy rozumiem, które alternatywy rozważasz w tym pytaniu, czy porównujesz go do jednego dzielnika napięcia z dwoma rezystorami zamiast czterech używanych w mostku Wheatstone'a? .. Myślę, że pomogłoby to większej liczbie osób zrozumieć pytanie, jeśli dodałeś jakieś diagramy lub

sprawiłeś

Wiedziałem, że chcesz diagram. Zgoda.

Brethlosze,

Informacja: Mosty z pszenicy mogą być napędzane ze źródła prądu w celu uzyskania bardziej liniowej mocy wyjściowej ze zmianą rezystancji w zastosowaniach mostu ćwiartkowego w porównaniu do wzbudzenia napięcia. Nie odejdą wkrótce! Należy zauważyć, że ADR4525 nie ma tempco 0,02 ppm na degC, ale zazwyczaj 2 ppm na degC.

Andy aka

@Andyaka Świetna notatka. Ale jeśli poprowadzę most ze źródłem prądu, to samo może zrobić to samo w przypadku dzielnika napięcia. Regulacja napięcia jest głośniejsza, ale bardziej stabilna?

Brethlosze

Odpowiedzi:

Brakuje Ci tego, że wspólnym celem korzystania z mostka Wheatstone jest zrównoważenie dwóch czujników. To znaczy. kiedy używamy mostka Wheatstone'a, zwykle mamy dwie zmienne rezystancje lub źródła prądu, które chcemy zrównoważyć w ten sposób;

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Masz rację, stwierdzając, że jeśli mamy tylko jeden czujnik do pomiaru, a nie dwa, które chcemy zrównoważyć, to most Wheatstone'a nie jest idealnym sposobem na zrobienie tego.

Vinzent
źródło

Problem z użyciem wersji napięcia odniesienia polega na tym, że obwód zależy od różnicy między dwoma dokładnymi źródłami napięcia, V i Vref. W mostku Wheatstone istnieje tylko jedno źródło napięcia i istnieje pewna redukcja błędów.

Dokładne napięcia odniesienia są głośne i trudne do filtrowania bez utraty dokładności. Mają dobrą długoterminową stabilność napięcia, ale wiele ma słabą stabilność krótkotrwałą.

Most Wheatstone'a i jego odmiany są nadal szeroko stosowane w projektowaniu urządzeń pomiarowych. Istnieje wiele rzeczywistych błędów pomiarowych, które nie są tylko szumem rezystora, a obwód mostka często pomaga.

Tom Anderson
źródło

Należy zauważyć, że zmiany rezystancji dla większości zastosowań tensometrów (w obszarze elastycznym) są niewielkie. Jeśli odkształcenie wynosi 1000 mikrostrenów - duże dla większości metali - (więc 1e3 / 1e6 = 1e-3, AKA 0,001), a współczynnik miernika wynosi ~ 2, to zmiana rezystancji wynosi R_nominalna * 0,002! Potrzebujesz więc wszelkiej pomocy i odrzucenia w trybie wspólnym, jakie możesz uzyskać. Wskaźniki krzemowe mają znacznie wyższe wskaźniki, ale są drogie, trudne w montażu i dość wrażliwe na temperaturę. Zobacz także połączenie Kelvina (6-żyłowe), jeśli masz długie przebiegi, szczególnie. wokół hałaśliwego sprzętu elektrycznego.

Catalyst

Nadal mam wątpliwości. Jedna z odpowiedzi (teraz usunięta?) Mówi, że napięcie odniesienia było w koncepcji tylko ramieniem mostka, z dodatkowym wyrafinowaniem. Należy pamiętać, że tak, źródło napięcia V powinno być regulowane na obu schematach.

Brethlosze