电阻桥(惠斯通电桥)的分析方法及用途

惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥,这四个电阻叫做电桥的电桥臂,惠斯通电桥利用电阻的变化来物理量的变化,是一种精度很高的测量方式。其电路形式如下图所示。

通过欧姆定律可以计算出每个电阻两端的电压。在R1和R4这个桥臂上,R1,R4将2.5V电压分压,R4电阻两端得到的电压即为V2;在R2和R5这个桥臂上电阻电阻,R2,R5将2.5V电压分压,R5电阻两端得到的电压即为V1。领V=2.5V,下面分别用欧姆定律计算V1和V2。

流过电阻R1和R4的电流I2:

R4两端的电压:

流过电阻R2和R5的电流I1:

R5两端的电压:

V1和V2的电压差:

由此可以看出,如果4个电阻都相等,即R1=R2=R4=R5,那么ΔV=0。

如果有三个电阻相等,假设R1 = R4=R5=2K,R2 =82Ω,那么V2 = 1.25V,V1=2.4V,ΔV = 1.15V。

在实际使用中,我们通常将其中三个电阻值固定, 而将另外一个电阻换成热敏电阻、压敏电阻、PT100等,这时候就可以用电桥来测物理量了。如果将PT100接入电桥,随着环境温度的变化,PT100的阻值发生变化导致ΔV发生变化,将差分电压ΔV通过差分运放放大后进入单片机的AD采样,再对照PT100的电阻-温度对应表就可以知道当前环境的温度了。

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