đo lực và ứng suất, chương 2

Cầu Wheatstone là mạch cầu được chọn nhiều nhất trong việc đo những biến dạng điện trở nhỏ (tối đa 10%) như trong việc dùng các miếng đo biến dạng. 1. Nguyên lý: Đối cầu Wheatstone của hình 1:R1 R2R: điện trở danh nghĩa ban đầu của các điện trở R1, R2, R3 & R4 (thường là 120 nhưng là 350cho các bộ biến cảm). V: điện áp cung cấp cho cầu.Điện áp cung cấp cho cầu là một nguồn năng lượng cung cấp thật ổn định. Phần lớn Zm lớn hơn R rất nhiều (ví dụ như:Vôn kế, bộ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
đo lực và ứng suất, chương 2Chương 2: MAÏCH CAÀU WHEATSTONE Caàu Wheatstone laø maïch caàu ñöôïc choïn nhieàu nhaát trongvieäc ño nhöõng bieán daïng ñieän trôû nhoû (toái ña 10%) nhö trongvieäc duøng caùc mieáng ño bieán daïng. 1. Nguyeân lyù: Ñoái caàu Wheatstone cuûa hình 1: R1 R2 m Zm Em R4 R3 V Hình 1: Maïch caàu WheatstoneTín hieäu ñaàu ra Em qua thieát bò ño vôùi trôû khaùng Zm: V   R1  R 2  R 3  R 4  Em     (1)  R   R1  R2 R3 R4   4 1    Zm  R : Bieán ñoåi ñôn vò cuûa ñieän trôû. RR: ñieän trôû danh nghóa ban ñaàu cuûa caùc ñieän trôû R1, R2, R3 & R4(thöôøng laø 120 nhöng laø 350 cho caùc boä bieán caûm).V: ñieän aùp cung caáp cho caàu. Ñieän aùp cung caáp cho caàu laø moät nguoàn naêng löôïng cungcaáp thaät oån ñònh.Phaàn lôùn Zm lôùn hôn R raát nhieàu (ví duï nhö:Voân keá, boä khueáchñaïi vôùi lieân keát tröïc tieáp) do ñoù thì phöông trình (1) trôû thaønh: V  R1 R2 R3 R4  Em   R 1  R 2  R 3  R 4  2 4    Töø (2) coù nhaän xeùt laø: söï thay ñoåi ñôn vò ñieän trôû cuûa 2 ñieäntrôû nghòch nhau. Ñaëc tính naøy cuûa caàu Wheatstone thöôøng ñöôïcduøng ñeå baûo ñaûm tính oån ñònh nhieät cuûa maïch ño vaø cuõng ñeåduøng cho caùc thieát keá ñaëc bieät. 2. Caân baèng ban ñaàu: R1 R2 Rb V Ra R4 R3 Em Maïch caàu caân baèng ban ñaàu Tröôùc khi baét ñaàu vieäc thöû nghieäm, ñieàu quan troïng laø neânnhôù ñem taát caû caùc soá ghi treân thieát bò trôû laïi soá khoâng. Ñieàu naøyseõ laøm ñôn giaûn cho vieäc theå hieän ño ñaïc vaø cho pheùp duøng thieátbò toát hôn. Hình treân cho thaáy moät phöông phaùp thöôøng duøng ñeåñaûm baûo cho vieäc caân baèng ban ñaàu. Ra laø ñieän trôû coá ñònh, Rb laømoät theá keá nhieàu voøng. Trong phaàn lôùn thöôøng söû duïngRa=20k, Rb=40k ñuû thích hôïp cho vieäc caân baèng. Trong tröôøng hôïp cuûa caùc boä bieán caûm, vieäc caân baèng coùtheå thöïc hieän tröïc tieáp leân boä caûm bieán baèng caùch theâm nhöõngñieän trôû vaøo maïch caùc mieáng ño. 3. Caùc ñaëc tính cuûa caàu: a) Buø nhieät: Phaàn lôùn caùc mieáng ño bieán daïng hieän nay ñeàu coù khaû naêngtöï ñoäng caân baèng. Thí duï, moät mieáng ño ñöôïc caân baèng chopheùp veà lyù thuyeát seõ khoâng cho thaáy söï thay ñoåi ñieän trôû naøo khimieáng theùp maø mieáng ño ñöôïc daùn leân seõ giaõn nôû khi nhieät ñoäthay ñoåi. Ñaëc tính töï caân baèng naøy coù ñöôïc laø nhôø vieäc xöû lyùnhieät aùp duïng cho kim loaïi duøng ñeå cheá taïo ra mieáng ño. Caùchxöû lyù nhieät naøy chæ coù hieäu quaû trong moät taàm nhieät ñoä giôùi haïnnaøo ñoù. Baèng caùch duøng caàu Wheatstone ta cuõng coù theå cheá taïomaïch caân baèng nhieät ñoä. Nhö ñaõ bieát, söï thay ñoåi nhieät ñoä cuûa 2nhaùnh caàu keà nhau seõ töï trieät tieâu neân mieáng ño caân baèng Dñöôïc noái vaøo maïch caàu Wheatstone vôùi mieáng ño höõu coâng A.(xem hình veõ). Active A R2 R1 Dumm D R3 R4 V Maïch caân baèng nhieät ñoä. Mieáng ño D cuõng coù cuøng tính chaát nhö mieáng ño A vaø cuõngñöôïc daùn leân khoái vaät lieäu; trong khi daùn caùc mieáng ño, khoái vaätlieäu thöû nghieäm naøy khoâng bò chòu moät löïc taùc ñoäng naøo. Ngoaøira 2 mieáng ño A&D neân ñöôïc ñaët gaàn vôùi nhau caøng toát; taát caûsöï thay ñoåi nhieät ñoä chung caû hai mieáng ño naøy seõ ñöôïc trieättieâu vaø noù seõ töï caân baèng nhieät ñoä. b) Söï keát hôïp caùc mieáng ño: R1 R2 E R3 R4 V Caàu Wheatstone cho pheùp keát hôïp nhieàu mieáng ño höõucoâng. Hình treân cho thaáy boán mieáng ño ñöôïc daùn leân thanh maãu.Khi thanh maãu bò keùo ra khoûi bôûi löïc P, nhöõng bieán daïng t ...