Pont de mesure de Wheatstone et son utilisation

L'un des plus populaires circuits en pont, encore utilisé aujourd'hui dans les instruments de mesure et dans les laboratoires électriques, est le pont de mesure de Wheatstone, du nom de l'inventeur anglais Charles Wheatstone, qui proposa ce schéma de mesure de résistance dès 1843.

Le pont de mesure de Wheatstone est essentiellement un analogue électrique de la balance à faisceau pharmaceutique, car une méthode similaire de mesure de compensation est utilisée ici.

Le principe de fonctionnement du pont de mesure est basé sur l'égalisation des potentiels des bornes médianes de deux branches de résistance connectées en parallèle, chaque branche comporte deux résistances. Dans le cadre de l'une des branches, une résistance dont vous souhaitez connaître la valeur est incluse, et dans l'autre - une résistance à résistance réglable (rhéostat ou potentiomètre).

En faisant varier en douceur la valeur de résistance de la résistance réglable, une lecture nulle est obtenue sur l'échelle du galvanomètre incluse dans la diagonale entre les points médians des deux branches mentionnées.Dans des conditions où le galvanomètre indique zéro, les potentiels des points médians seront égaux et, par conséquent, la résistance souhaitée peut être facilement calculée.

Il est clair qu'en plus des résistances et d'un galvanomètre, le circuit doit avoir une alimentation pour le pont, sur la figure il est représenté comme cellule galvanique E. Le courant circule du positif au négatif, tout en se divisant entre les deux branches dans inversement proportionnel à leurs résistances.

Si les résistances supérieure et inférieure du bras du pont sont identiques deux à deux, c'est-à-dire lorsque les bras sont exactement identiques, il n'y a aucune raison pour que le courant apparaisse sur la diagonale, car la différence de potentiel entre les points de connexion du galvanomètre est nul. Dans ce cas, le pont est dit équilibré ou équilibré.

Si les résistances supérieures sont identiques et que les résistances inférieures ne le sont pas, le courant circulera en diagonale, du bras de résistance supérieure au bras de résistance inférieure, et l'aiguille du galvanomètre déviera dans la direction appropriée.

Ainsi, si les potentiels des points auxquels le galvanomètre est connecté sont égaux, alors les rapports des valeurs des résistances supérieure et inférieure dans les bras seront égaux. Ainsi, en égalant ces relations, on obtient une équation à une inconnue. Les résistances R1, R2 et R3 doivent être mesurées avec une grande précision au départ, puis la précision de recherche de la résistance Rx (R4) sera élevée.

Le circuit en pont de Wheatstone est souvent utilisé pour mesurer la température lorsque l'une des branches du pont s'allume Thermomètre à résistance comme une résistance inconnue.Dans tous les cas, plus la différence de résistances dans les branches est grande, plus le courant traversant la diagonale sera important, et lorsque la résistance change, le courant diagonal change également.

Cette propriété du pont de Wheatstone est tellement appréciée par ceux qui résolvent les problèmes de contrôle et de mesure et développent des schémas de contrôle et d'automatisation. Le moindre changement de résistance dans l'une des branches provoque un changement du courant à travers le pont, et ce changement est enregistré. Au lieu d'un galvanomètre, un ampèremètre ou un voltmètre peut être inclus dans la diagonale du pont, selon le circuit particulier et le but de l'étude.

En général, à l'aide du pont de Wheatstone, vous pouvez mesurer diverses grandeurs : déformation élastique, éclairement, humidité, capacité calorifique, etc. il suffit simplement d'inclure le capteur correspondant dans le circuit à la place de la résistance mesurée, dont l'élément sensible sera pouvoir modifier la résistance est cohérent avec la variation de la valeur mesurée, même si elle n'est pas électrique. Habituellement, dans de tels cas, un pont de Wheatstone est connecté via ADC, et traitement ultérieur du signal, affichage d'informations sur l'écran, actions basées sur les données reçues - tout cela reste une question de technologie.