Was ist eine Wheatstone-Brücke?
Eine Wheatstone-Brücke ist eine Art elektrischer Schaltung, die als Brückenschaltung bekannt ist und zur Bestimmung des Widerstands eines Schaltungselements verwendet wird. Dies kann verwendet werden, um den Widerstand verschiedener Komponenten wie Widerstände, Drahtabschnitte und andere elektrische Leiter zu testen. Eine typische Brückenschaltung vom Wheatstone-Typ verwendet vier Widerstände, die in zwei Beine aufgeteilt sind. Indem ein Zweig des Stromkreises mit einem festen, bekannten Widerstand gegen denjenigen mit dem unbekannten Widerstand abgeglichen wird, ist es möglich, den Widerstand des zu prüfenden Bauteils zu berechnen.
Wie viele Erfindungen und Techniken wird diese Art von Testschaltung nicht nach der Person benannt, die sie zuerst erfunden hat, sondern nach der Person, die sie entwickelt und perfektioniert hat. Es wurde zuerst im frühen 19. Jahrhundert von einem Mann namens Samuel Christie entwickelt, wurde aber von Sir Charles Wheatstone, unter dessen Namen es heute bekannt ist, populär gemacht. Die Prinzipien, nach denen eine Wheatstone-Brückenschaltung arbeitet, und die Verfahren, für die sie verwendet wird, haben sich seit ihrer Erfindung nicht wesentlich geändert, obwohl viele Verfeinerungen und Variationen entwickelt wurden.
In ihrer grundlegendsten Form besteht eine Wheatstone-Brücke aus einem Stromkreis mit zwei Beinen, einer elektrischen Eingangsquelle mit konstanter Spannung, vier Widerständen, darunter zwei mit einem festen, bekannten Widerstand, von denen einer mit einem variablen Widerstand überwacht werden kann wechselt, und der zu prüfende Widerstand. Ein Spannungsmesser ist ebenfalls erforderlich. Diese Grundkonfiguration ermöglicht es, jedes leitende Material zu testen, um seinen Widerstand mit einem sehr hohen Maß an Präzision zu bestimmen.
Die Schaltung ist so ausgelegt, dass sie den ankommenden Strom in zwei miteinander überbrückte Zweige aufteilt. Jedes Bein hat zwei Widerstandselemente. Ein Widerstand jedes Beines hat einen festen, bekannten Widerstand. An einem Zweig ist dieser Widerstand mit einem variablen Widerstand gekoppelt, und es muss ein Mittel zur Überwachung des Widerstands vorhanden sein, wenn sich dieser ändert. Auf der anderen Seite wird der Widerstand mit dem bekannten Widerstand mit dem zu prüfenden Bauteil gepaart. Wenn der Strom eingeführt wird, wird der variable Widerstand manipuliert, bis das Spannungsmessgerät einen Stromfluss von Null registriert, was bedeutet, dass die Widerstände jedes Zweigs genau identisch sind.
Durch Überprüfen der Widerstandseinstellung des variablen Widerstands ist es dann möglich, den Widerstand des Testbauteils leicht zu berechnen. Es ist möglich, eine Wheatstone-Brücke mit drei Widerständen mit festen Widerständen zu bauen, sofern alle Werte bekannt sind. Die Berechnungen zur Ermittlung des Widerstands der Testkomponente sind bei Verwendung einer solchen Wheatstone-Brücke komplexer, die zugrunde liegenden Prinzipien sind jedoch dieselben.