上過的大學(xué)忘了嗎？電阻橋(惠斯通電橋)分析及計算

　　1. 電阻橋定義解釋

　　惠斯通電橋是由四個電阻組成的電橋電路，這四個電阻分別叫做電橋的橋臂，惠斯通電橋利用電阻的變化來測量物理量的變化，單片機采集可變電阻兩端的電壓然后處理，就可以計算出相應(yīng)的物理量的變化，是一種精度很高的測量方式。其電路形式如下圖所示。

　　在電橋中有三個電阻阻值是固定的分別為R1，R2，R3，第四個電阻是可變的為Rx，Rx發(fā)生變化時，圖中B,D兩點之間的電壓發(fā)生變化，通過采集電壓的變化就可以知道環(huán)境中物理量的變化，而從實現(xiàn)測量的目的。下面舉例介紹電橋電路的計算方式。

　　2. 電阻橋相關(guān)計算

　　假設(shè)流過R1，R2橋臂的電流為I1，流過R3，Rx橋臂的電流為I2，電橋供電電壓為VCC，如下圖所示。

　　通過歐姆定律可以計算出每個電阻兩端的電壓。在R1和R2這兩個橋臂上，R1，R2將VCC電壓分壓，R2電阻兩端得到的電壓即為V1;在R3和Rx這個橋臂上，R3，Rx將VCC電壓分壓，R3電阻兩端得到的電壓即為V2。下面分別用歐姆定律計算V1和V2。

　　流過電阻R1和R2的電流I1:

　　R2兩端的電壓V1：

　　流過電阻R3和Rx的電流I2:

　　R3兩端的電壓：

　　V1和V2的電壓差：

　　由此可以看出：

　　如果4個電阻都相等，即R1=R2=R3=Rx，那么ΔV=0，即電橋處于平衡狀態(tài);

　　Rx發(fā)生變化會導(dǎo)致△V發(fā)生變化;

　　3.電阻橋的應(yīng)用

　　在實際使用中，我們通常將其中三個電阻值固定，而將另外一個電阻換成熱敏電阻、壓敏電阻、PT100等，這時候就可以用電橋來測物理量了。如果將PT100接入電橋，隨著環(huán)境溫度的變化，PT100的阻值發(fā)生變化導(dǎo)致ΔV發(fā)生變化，將差分電壓ΔV通過差分運放放大后進入單片機的AD采樣，再對照PT100的電阻-溫度對應(yīng)表就可以知道當前環(huán)境的溫度了。