Wheatstone Köprüsü
8.8.1 Wheatstone Köprüsü
Wheatstone köprüsü statik veya dinamik elektriksel direnç ölçümünde kullanılan bir köprü devresidir. Wheatstone köprüsünün çıkışı her bir voltluk girişe karşılık millivolt çıkışı olarak ifade edilir. Wheatstone köprüsü sıcaklık kompanzasyonu için çok uygundur.
Şekil 8.8 Wheatstone Köprü Devresi
Şekil-8.8’de, R 1 ,R 2 ,R 3 ve R 4 eşitse ve A ile C noktaları arasına V IN gerilimi uygulanırsa, B ve D
noktaları arasındaki çıkışta bir potansiyel farkı oluşmayacaktır. Ancak R 4 direnci R 1 , R 2 ve R 3
dirençlerinden farklı bir değere değişirse köprünün dengesi bozulur ve çıkış uçlarında bir gerilim
oluşur. G-köprüsü adı verilen düzenlemede değişken gerilme sensörünün direnci R g ile gösterilir
ve köprünün diğer kollarındaki dirençler sabit dirençlerdir. Sensör, uygulamaya bağlı olarak, köprünün bir, iki, üç ya da dört kolunda bulunabilir. Toplam gerinme veya devrenin çıkış
gerilimi (V OUT )R 1 ve R 4 veya R g üzerindeki gerilim düşümü arasındaki farka eşittir. Bu gerilim
farkı şöyle yazılabilir:
V OUT =V D -V B R 1 R 2 =R g R 3 ve dolayısıyla, V OUT sıfır olduğunda köprü dengededir.
Gerilme göstergesindeki herhangi bir değişim köprünün dengeden sapmasına neden olacaktır, ki
bu da gerinme ile orantılı bir değişimdir. R g ’nin tek aktif gerilme göstergesi olarak bağlandığı bir
köprüde dirençteki küçük bir değişim köprü çıkışında bir çıkış gerilimi değişimine neden
olacaktır. Gösterge faktörü GF ise, R g ’deki değişime bağlı olarak gerinme ölçümü şu şekilde
ifade edilir:
Bölüm 8 Gerinmenin Ölçümü
Yrd.Doç.Dr. Dilşad Engin
Gerinme ğ R g GF
R 1 R 4 veya R g
R 2 R 3
V OUT
Şekil 8.9 Wheatstone Köprüsü Tam Köprü Düzenlemesi Dört elemanlı Wheatstone köprüsünde, genellikle iki gösterge basma (compression) ve ikisi
çekme (tension) gerinmesi ölçecek şekilde bağlanır. Örneğin, R 1 ve R 3 çekme (pozitif) ve R 2 ve
R 4 basma (negatif) gerinmesi yönünde ise, çıkış ayrı ayrı ölçülen gerinmelerin toplamı ile orantılıdır. Komşu kollardaki göstergeler için, köprü gerinmedeki fark ile orantılı olarak dengeden sapar. Karşı kollardaki göstergeler için, köprü gerinmelerin toplamı ile orantılı olarak dengeye gelir. Bükülme gerinmesi, eksenel gerinme, burulma gerinmesi veya torsional gerinme ölçülsün, gerilme göstergesi düzenlemesi ölçülen gerinme türü ve çıkış arasındaki ilişkiyi
belirleyecektir. Şekil-8.9’da görüldüğü gibi, pozitif çekme gerinmesi R 2 ve R 3 göstergelerinde
oluşursa, ve R 1 ve R 4 göstergeleri de negatif gerinmeyi algılamışsa, toplam çıkış, V OUT , tek bir
göstergenin direncinin dört katı olacaktır. Tüm kolların gerilme göstergelerine bağlandığı montajlarda (tam köprü düzenlemesi) köprü kollarındaki sıcaklık değişimlerine bağlı direnç değişimi aynı olduğu için sıcaklık kompanzasyonu otomatik olarak yapılmıştır.