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DIY惠斯通电桥

发布时间:2022-06-10
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DIY惠斯通电桥

发布时间:2022-06-10
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惠斯通电桥是一种电路,用于通过平衡电桥电路的两条腿来测量未知电阻,其中一条腿包括未知组件。该电路的主要优点是它能够提供极其精确的测量(与简单的分压器相比)。它的操作类似于原来的电位器。

惠斯通电桥电路主要由两个已知电阻、一个可变电阻、一个未知电阻(其值待计算)和一个检流计(检测和测量电路中的少量电流)组成。代替电阻器和检流计,我使用了从旧装饰灯条中获得的小灯泡。所有灯泡的电阻都相同。或者,您可以使用手电筒灯泡。

 第 1 步:惠斯通电桥原理

惠斯通电桥的工作原理是零偏转,即它们的电阻比相等,没有电流流过电路。在正常情况下,电桥处于电流流经检流计的不平衡状态。当没有电流流过检流计时,据说电桥处于平衡状态。这种情况可以通过调节已知电阻和可变电阻来实现。

在图中,Rx 是要测量的固定但未知的电阻。R1、R2、R3为已知阻值电阻,R2阻值可调。调整电阻 R2 直到电桥“平衡”并且没有电流流过检流计 Vg。此时,两个中点(B 和 D)之间的电位差将为零。因此,已知支路中两个电阻的比率 (R2 / R1) 等于未知支路中两个电阻的比率 (Rx / R3)。如果电桥不平衡,则电流方向指示 R2 是否过高或过低。

用检流计检测零电流可以达到极高的精度。因此,如果已知 R1、R2 和 R3 具有高精度,则可以高精度测量 Rx。Rx 中非常小的变化会破坏平衡并且很容易被检测到。为了实现这个原理,我用 4 个灯泡代替了电阻。还要在电流计的位置添加 1 个灯泡。

第 2 步:所需材料:

  • 纸板
  • A4 白纸
  • 塑料盒(尺寸= 16cm X 8cm X3.5cm)
  • 胶水
  • 装饰灯带的五个灯泡
  • 双排母头连接器 * 5
  • 开/关
  • 一节9V电池
  • 电线
  • Thermocol 表
  • 螺丝

工具:

  • 剪刀
  • 剥线钳
  • 游标卡尺数字
  • 烙铁
  • 螺丝刀
  • 纸板切割机
  • 胶带
  • 打印机
  • 万用表

第 3 步:电路组装(第 1 部分)

在白纸上打印惠斯通电桥的电路图( PDF点击此处下载 )。剪下电路图(尺寸 = 16cm X 8cm)。

还要剪一块与电路图相同大小的纸板。借助胶水将电路图粘贴在纸板上。在纸板的背面粘贴 Thermocol 板并切割多余的材料。

第 4 步:电路组装(第 2 部分)

现在借助游标卡尺测量母头连接器的尺寸。根据接头连接器的尺寸,切割电阻器符号上的空腔以及电路图上显示的 ON/OFF 开关。

将接头连接器插入每个空腔。将接头连接器和开关放入空腔中,并在胶水的帮助下粘贴它们。对于电池,根据电池的大小切割一个轮廓。现在根据给定的电路图焊接插头连接器、开关和电池线的电线。

第 5 步:电路组装(第 3 部分)

为了支撑电池,在电池座轮廓底部粘贴一块纸板。将整个电路组件放入塑料盒中(尺寸= 16.2cm X 8.2cm X3.5cm),您可以在盒内添加标签和使用说明。将灯泡插入接头连接器,记住电池的正极和负极。现在,将电池放入电路中。

第 6 步:平衡惠斯通电桥

打开电路。四个灯泡都在发光,电流计处的灯泡不发光,因为没有电流流过。这意味着惠斯通电桥是平衡的。假设电阻比相等,它满足方程。

第 7 步:不平衡惠斯通电桥

如果我们将灯泡从 R3 位置移开,我们可以看到电流开始流过灯泡(非常暗的光线),而不是电流计。并且R2和R4位置的灯泡发出微弱的光(电流值低)。如果我们从 R2 位置移除另一个灯泡,我们可以看到剩余灯泡中的少量电流。

这表明惠斯通电桥是不平衡的并且不遵循等式,因为电阻比不相等。

这是惠斯通电桥如何工作的简单演示。我希望你喜欢这个项目。

* 以上内容翻译自网络,原作者:Deepaksh123,如涉及侵权可联系删除。

 

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