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O termo “ponte de Wheatstone” também é denominado como Ponte da Resistência, isto é, inventado por “Charles Wheatstone”. Este circuito em ponte é usado para calcular os valores de resistência desconhecidos e como um meio de regular o instrumento de medição, amperímetros, voltímetros, etc. Porém, os atuais milímetros digitais oferecem a maneira mais fácil de calcular uma resistência. Nos últimos dias, a ponte de Wheatstone é usada em muitas aplicações, como pode ser usada com amplificadores operacionais modernos para fazer a interface de vários sensores e transdutores para circuito amplificador s. Este circuito de ponte é construído com duas resistências seriais e paralelas simples entre um terminal de alimentação de tensão e terminais de aterramento. Quando a ponte está equilibrada, o terminal de aterramento produz uma diferença de tensão zero entre os dois ramos paralelos. Uma ponte de Wheatstone consiste em dois terminais i / pe dois terminais o / p, incluindo quatro resistores dispostos em forma de diamante.

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Ponte Wheatstone

Ponte de Wheatstone e seu funcionamento

Uma ponte de Wheatstone é amplamente usada para medir a resistência elétrica. Este circuito é construído com dois resistores conhecidos , um resistor desconhecido e um resistor variável conectados na forma de ponte. Quando o resistor variável é ajustado, então a corrente no galvanômetro torna-se zero, a proporção de dois resistores desconhecidos é igual à proporção do valor da resistência desconhecida e o valor ajustado da resistência variável. Usando uma ponte de Wheatstone, o valor desconhecido da resistência elétrica pode ser facilmente medido.

Arranjo do circuito da ponte de Wheatstone

O arranjo do circuito da ponte Wheatstone é mostrado abaixo. Este circuito é projetado com quatro braços, a saber AB, BC, CD e AD e consiste em resistências elétricas P, Q, R e S. Entre essas quatro resistências, P e Q são resistências elétricas fixas conhecidas. Um galvanômetro é conectado entre os terminais B & D por meio de uma chave S1. A fonte de tensão é conectada aos terminais A e C por meio de uma chave S2. Um resistor variável 'S' é conectado entre os terminais C e D. O potencial no terminal D varia quando o valor do resistor variável se ajusta. Por exemplo, as correntes I1 e I2 estão fluindo pelos pontos ADC e ABC. Quando o valor da resistência do braço CD varia, a corrente I2 também varia.

Arranjo do circuito da ponte de Wheatstone

Se tendermos a ajustar a resistência variável, um estado de coisas pode retornar uma vez quando a queda de tensão no resistor S que é I2.S torna-se especificamente capaz para a queda de tensão no resistor Q, ou seja, I1.Q. Assim, o potencial do ponto B torna-se igual ao potencial do ponto D, portanto, a diferença de potencial b / n esses dois pontos é zero, portanto, a corrente através do galvanômetro é zero. Então, a deflexão no galvanômetro é zero quando a chave S2 é fechada.

Wheatstone Bridge Derivation

Do circuito acima, as correntes I1 e I2 são

I1 = V / P + Q e I2 = V / R + S

Agora, o potencial do ponto B em relação ao ponto C é a queda de tensão no transistor Q, então a equação é

I1Q = VQ / P + Q ………………………… .. (1)

O potencial do ponto D em relação a C é a queda de tensão no resistor S, então a equação é

I2S = VS / R + S ………………………… .. (2)

Da equação 1 e 2 acima, obtemos,

VQ / P + Q = VS / R + S

`` Q / P + Q = S / R + S

P + Q / Q = R + S / S

P / Q + 1 = R / S + 1

P / Q = R / S

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R = SxP / Q

Aqui na equação acima, os valores de P / Q e S são conhecidos, então o valor de R pode ser facilmente determinado.

As resistências elétricas da ponte de Wheatstone como P e Q são feitas de proporção definida, são 1: 1 10: 1 (ou) 100: 1 conhecidas como braços de proporção e o braço reostato S é feito sempre variável de 1-1.000 ohms ou de 1-10.000 ohms

Exemplo de ponte de Wheatstone

O circuito a seguir é uma ponte de Wheatstone desequilibrada, calcule a tensão o / p nos pontos C e D e o valor do resistor R4 é necessário para equilibrar o circuito da ponte.

Exemplo de ponte de Wheatstone

O primeiro braço da série no circuito acima é ACB
Vc = (R2 / (R1 + R2)) X Vs
R2 = 120 ohms, R1 = 80 ohms, Vs = 100
Substitua esses valores na equação acima
Vc= (120/(80+120)) X 100
= 60 volts
O segundo braço da série no circuito acima é ADB

VD = R4 / (R3 + R4) X Vs

DV = 160 / (480 + 160) X 100
= 25 Volts
A tensão entre os pontos C e D é dada como
Vout= VC-VD
Vout = 60-25 = 35 volts.
O valor do resistor R4 é necessário para equilibrar a ponte de Wheatstone é dado como:
R4 = R2 R3 / R1
120X480 / 80
720 ohms.

Então, finalmente podemos concluir que, a ponte de Wheatstone tem dois terminais i / p e dois o / p, a saber, A e B, C e D. Quando o circuito acima está equilibrado, a tensão nos terminais o / p é zero volts. Quando a ponte de Wheatstone está desequilibrada, a tensão o / p pode ser + ve ou –ve dependendo da direção do desequilíbrio.

Aplicação da Ponte Wheatstone

A aplicação da ponte de Wheatstone é um detector de luz usando o circuito da ponte de Wheatstone

Circuito detector de luz da ponte de Wheatstone

Circuitos de ponte balanceada são usados em muitos aplicações eletrônicas para medir as mudanças na intensidade da luz, tensão ou pressão. Os diferentes tipos de sensores resistivos que podem ser usados em um circuito de ponte de Wheatstone incluem: potenciômetros, LDRs, medidores de tensão e termistor, etc.

As aplicações da ponte de Wheatstone são usadas para detectar grandezas elétricas e mecânicas. Mas, a aplicação simples da ponte de Wheatstone é a medição de luz usando um dispositivo fotorresistivo. No circuito da ponte de Wheatstone, um resistor dependente de luz é colocado no lugar de um dos resistores.

Um LDR é um sensor resistivo passivo, que é usado para converter os níveis de luz visível em uma mudança na resistência e posteriormente em uma tensão. O LDR pode ser usado para medir e monitorar o nível de intensidade da luz. O LDR tem uma resistência de vários Megha ohms em luz fraca ou escura em torno de 900Ω a 100 Lux de uma intensidade de luz e até cerca de 30 ohms em uma luz forte. Ao conectar o resistor dependente da luz no circuito da ponte de Wheatstone, podemos medir e monitorar as mudanças nos níveis de luz.

Isso é tudo sobre a ponte de Wheatstone e o princípio da ponte de Wheatstone, seu funcionamento com a aplicação. Esperamos que você tenha entendido melhor este conceito. Além disso, quaisquer dúvidas ou perguntas sobre este artigo ou projetos eletrônicos , dê sua opinião comentando na seção de comentários abaixo.

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