Витстонов мерни мост и његова употреба

Један од најпопуларнијих мостовна кола, који се и данас користи у мерним инструментима и у електричним лабораторијама, је Витстонов мерни мост, назван по енглеском проналазачу Чарлсу Витстону, који је предложио ову шему за мерење отпора још 1843. године.

Вхеатстоне мерни мост је у суштини електрични аналог фармацеутске равнотеже снопа, пошто се овде користи сличан метод мерења компензације.

Принцип рада мерног моста заснива се на изједначавању потенцијала средњих терминала две паралелно повезане гране отпорника, свака грана има два отпорника. У склопу једне од грана је укључен отпорник чију вредност желите да знате, ау другој - отпорник са подесивим отпором (реостат или потенциометар).

Глатким мењањем вредности отпора подесивог отпорника добија се нулто очитавање на скали галванометра укљученог у дијагоналу између средњих тачака две поменуте гране.У условима када галванометар очитава нулу, потенцијали средњих тачака ће бити једнаки и стога се жељени отпор може лако израчунати.

Јасно је да поред отпорника и галванометра, коло мора имати и напајање за мост, на слици је приказано као галванска ћелија Е. Струја тече из позитивне у негативну, док се дели између две гране у обрнуто пропорционални њиховим отпорима.

Ако су горњи и доњи отпорници у краку моста у пару исти, односно када су кракови потпуно исти, нема разлога да се струја појављује преко дијагонале, јер је разлика потенцијала између тачака повезивања галванометра је нула. У овом случају се каже да је мост уравнотежен или уравнотежен.

Ако су горњи отпорници исти, а доњи нису, струја ће тећи дијагонално, од крака већег отпора до крака мањег отпора, а игла галванометра ће се скренути у одговарајућем правцу.

Дакле, ако су потенцијали тачака на које је повезан галванометар једнаки, онда ће односи вредности горњег и доњег отпорника у краку бити једнаки једни другима. Тако, изједначавајући ове релације, добијамо једначину са једном непознатом. Отпори Р1, Р2 и Р3 у почетку треба да се мере са великом тачношћу, а затим ће тачност проналажења отпорника Рк (Р4) бити висока.

Витстоново коло моста се често користи за мерење температуре када се једна од грана моста укључи отпорни термометар као непознати отпорник.У сваком случају, што је већа разлика у отпорима у гранама, то ће бити већа струја кроз дијагоналу, а када се отпор промени промениће се и дијагонална струја.

Ово својство Вхеатстоне моста је толико цењено од стране оних који решавају проблеме управљања и мерења и развијају шеме управљања и аутоматизације. Најмања промена отпора у једној од грана изазива промену струје кроз мост и та промена се бележи. Уместо галванометра, у дијагоналу моста може бити укључен амперметар или волтметар, у зависности од одређеног кола и сврхе студије.

Уопштено говорећи, помоћу Вхеатстоне моста можете мерити различите величине: еластичну деформацију, осветљеност, влажност, топлотни капацитет, итд. Довољно је само укључити одговарајући сензор у коло уместо измереног отпорника чији ће осетљиви елемент бити бити у стању да промени отпор је у складу са променом измерене вредности, чак и ако није електрична. Обично се у таквим случајевима повезује Витстонов мост преко АДЦ, и даља обрада сигнала, приказ информација на дисплеју, акције на основу примљених података — све то остаје ствар технологије.