3. Wheatstoneův most: jak měřit malou změnu
Tenzometr má 350 Ω a při plném zatížení se změní o 0,7 Ω. Měřit to děličem by znamenalo znát 350 Ω na dvacet milióntin — nesmysl. Most tenhle problém obchází tím, že to velké číslo vůbec neměří.
Jak to funguje
Dva stejné děliče vedle sebe, výstupem je rozdíl jejich středů. V klidu je nula. Změní-li se jedno rameno, objeví se malé napětí, které se dá zesílit bez obav — protože se nezesiluje těch 350 Ω, ale jen ten rozdíl.
Uvýst = Unap · ( R₂R₁+R₂ − R₄R₃+R₄ )most je rozdíl dvou děličů
rovnováha: R₁·R₄ = R₂·R₃poměrová podmínka, ne hodnotová
Rovnováha je poměr, ne hodnota. Most 1k/1k/2k/2k je vyvážený stejně
jako 1k/1k/1k/1k. To znamená, že se ramena nemusí shodovat v absolutní hodnotě — stačí, aby si
odpovídala. A protože je výstup poměrový vůči napájení, vykrátí se i drift zdroje: to je
druhá polovina toho, proč se most používá.
Čtvrtmost, půlmost, plný most
odpor se změnil o 700 mΩ z 350 Ω, tedy o 0,200 %. Most z toho udělá 5 mV, což je 0,500 mV na volt napájení — přesně to číslo, které je napsané na štítku tenzometrického snímače.
Uvýst ≈ n · k · ε4 · Unapn = počet aktivních ramen, k = k-faktor
| zapojení | citlivost | kompenzuje teplotu? | nelinearita |
|---|---|---|---|
| čtvrtmost (1 tenzometr) | 1× | ne | ano |
| půlmost (2) | 2× | ano | ne |
| plný most (4) | 4× | ano | ne |
Teplotní kompenzace je hlavní důvod, ne citlivost. Tenzometr reaguje
na teplotu mnohem víc než na deformaci. Když se druhý tenzometr nalepí kolmo (nebo na
nezatížené místo se stejnou teplotou), teplotní změna se objeví v obou ramenech stejně
a most ji odečte. Sama citlivost 2× by za tu práci nestála; odstranění teplotního driftu ano.