क्या हमें आजकल गेहूं के पुल का उपयोग करना चाहिए?

Question

स्ट्रेन गेज को मापने के लिए, व्हीटस्टोन ब्रिज ऐतिहासिक विकल्प है।

एक चौथाई व्हीटस्टोन ब्रिगेड में ($350 \Omega$ आम तौर पर (?)), एक उच्च इनपुट प्रतिबाधा एम्पलीफायर, और कुछ पुल पावर वोल्टेज के साथ $V$, पुल आउटपुट वोल्टेज wrt के बीच का अनुपात किसी भी प्रतिरोधक 1/4 है, जो आउटपुट वोल्टेज के बीच वोल्टेज डिवाइडर में समान अनुपात है, किसी भी प्रतिरोधक को स्थिर वोल्टेज संदर्भ के साथ तुलना में $V/2$।

वोल्टेज संदर्भ वाले वोल्टेज विभक्त में लगभग 35.16 nV / rtHz (35 nV / rtHz के वोल्टेज संदर्भ से दो प्रतिरोधों) का वोल्टेज शोर होगा, और Wheatstone पुल 4.86 nV / rtHz (चार प्रतिरोधों से) का वोल्टेज शोर , जो कि अधिकांश एडीसी प्रणालियों के लिए पर्याप्त (?) होना चाहिए (यानी 24 बिट, 0-5 वी श्रेणी: 300 एनवी संकल्प) के लिए।

और एक वोल्टेज संदर्भ ($0.02\%$ प्रारंभिक त्रुटि,$2 \ ppm/C^\circ$, AD, ADR4525 ), के बारे में अधिक स्थिर और सटीक (?) होगा$4\ ppm/C^\circ$एक सटीक रोकनेवाला की तुलना में ($0.005\%$ त्रुटि, $2 \ ppm/C^\circ$, विशय, MR100 ), के बारे में$8 \ ppm/C^\circ$।

इसलिए, व्हीटस्टोन पुलों का उपयोग करने में क्यों परेशान होते हैं?

Comments

हैलो ब्रेथलॉज़, एक दिलचस्प सवाल जो आप प्रस्तुत कर रहे हैं, लेकिन मुझे उत्तर देने के लिए वास्तविक प्रश्न खोजना मुश्किल है। "इसलिए, व्हीटस्टोन पुलों का उपयोग करके परेशान क्यों?"। एक व्हीटस्टोन ब्रिज के कई विकल्प हैं, लेकिन मुझे यकीन नहीं है कि मैं काफी समझ रहा हूं कि आप इस सवाल पर कौन से विकल्प पर विचार कर रहे हैं, क्या आप इसकी तुलना एक व्हीट स्टोन ब्रिज में इस्तेमाल किए गए चार के बजाय दो प्रतिरोधों के साथ एक वोल्टेज डिवाइडर से कर रहे हैं? .. मुझे लगता है कि यदि आप कुछ आरेखों को जोड़ते हैं, तो यह प्रश्न को समझने में अधिक लोगों की मदद करेगा, या इसे थोड़ा और चिंताजनक बना देगा;)

— विन्जेंट

मुझे पता था कि आप एक चित्र चाहेंगे। स्वीकृत।

— ब्रेथोसल्ज़

जानकारी: वोल्टेज उत्तेजना के मुकाबले क्वार्टर ब्रिज अनुप्रयोगों में प्रतिरोध परिवर्तन के साथ अधिक रैखिक उत्पादन करने के लिए व्हीटस्टोन पुलों को वर्तमान स्रोत से संचालित किया जा सकता है। वे जल्दी दूर नहीं जा रहे हैं! ध्यान दें कि ADR4525 में प्रति degC 0.02 पीपीएम का टेम्पो नहीं है, लेकिन आम तौर पर 2 पीपीएम प्रति डिसीपी है।

— एंडी उर्फ

@Andyaka ग्रेट नोट। लेकिन अगर मैं एक मौजूदा स्रोत के साथ पुल चलाता हूं, तो वोल्टेज विभक्त मामले में भी ऐसा ही हो सकता है। वोल्टेज विनियमन noisier है, लेकिन अधिक स्थिर है?

— ब्रेथोल्ज़े

Answer 1

आप जो याद कर रहे हैं वह यह है कि एक व्हीटस्टोन ब्रिज का उपयोग करने का सामान्य उद्देश्य दो सेंसर को संतुलित करना है। अर्थात। जब हम एक व्हीटस्टोन पुल का उपयोग करते हैं तो हमारे पास आमतौर पर दो चर प्रतिरोध या वर्तमान स्रोत होते हैं जिन्हें हम इस तरह से संतुलित करना चाहते हैं;

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

आप यह निष्कर्ष निकालने में सही हैं कि यदि हमारे पास मापने के लिए केवल एक सेंसर है और दो नहीं जिसे हम संतुलित करना चाहते हैं तो व्हीटस्टोन पुल ऐसा करने का आदर्श तरीका नहीं है।

Answer 2

वोल्टेज संदर्भ संस्करण का उपयोग करने में समस्या यह है कि सर्किट दो सटीक वोल्टेज स्रोतों, वी और वीएफआर के बीच अंतर पर निर्भर करता है। व्हीटस्टोन पुल में, बस एक वोल्टेज स्रोत है, और कुछ त्रुटि रद्द करना है।

सटीक वोल्टेज संदर्भ सटीकता को खोने के बिना शोर और फ़िल्टर करना मुश्किल है। उनके पास वोल्टेज के लिए अच्छी दीर्घकालिक स्थिरता है, लेकिन कई में खराब अल्पकालिक स्थिरता है।

माप उपकरण के डिजाइन में व्हीटस्टोन पुल और इसकी विविधताएं अभी भी व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं। कई वास्तविक-विश्व माप त्रुटियां हैं जो केवल रोकनेवाला शोर नहीं हैं, और एक पुल सर्किट अक्सर मदद करता है।

Comments

ध्यान दें कि अधिकांश स्ट्रेन गेज अनुप्रयोगों (लोचदार क्षेत्र के भीतर) के लिए प्रतिरोध में परिवर्तन छोटे हैं। यदि तनाव 1000 माइक्रोस्ट्रेन है - अधिकांश धातुओं के लिए बड़ा - (इसलिए 1e3 / 1e6 = 1e-3, AKA 0.001) और गेज कारक ~ 2 है, तो प्रतिरोध में परिवर्तन R_nominal * 0.002 है! इसलिए आपको सभी सहायता और सामान्य-मोड अस्वीकृति की आवश्यकता है जो आप प्राप्त कर सकते हैं। सिलिकॉन गेज में बहुत अधिक गेज कारक होते हैं, लेकिन वे महंगे हैं, माउंट करने के लिए मुश्किल और संवेदनशील तापमान। केल्विन कनेक्शन (6-वायर) भी देखें, यदि आपके पास लंबे समय तक वायरिंग रन, एस्प। लगभग शोर उपकरणों के आसपास।

— उत्प्रेरक

मैं अभी भी संदेह में हूं। उत्तर में से एक (अब हटा दिया गया?) में कहा गया है कि एक वोल्टेज संदर्भ एक पुल के हाथ का एक रूप था, जिसमें एक अतिरिक्त परिष्कार था। ध्यान दें कि हां, वी वोल्टेज स्रोत को दोनों योजनाओं में विनियमित किया जाना चाहिए।

— ब्रेथोल्ज़े