Jembatan Wheatstone

Rangkaian jembatan yang paling sederhana dan paling umum adalah jembatan d-c Wheatstone seperti diperlihatkan pada Gambar Jembatan DC Wheatstone. Rangkaian ini digunakan dalam aplikasi pengkondisi sinyal dimana transduser mengubah tahanan dengan perubahan variabel dinamik. Beberapa modifikasi dari jembatan dasar ini juga dipakai untuk aplikasi spesifik lainnya. Pada Gambar Jembatan DC Wheatstone, obyek yang diberi label D adalah detektor setimbang yang digunakan untuk membandingkan potensial titik a dan b dari rangkaian. Dalam aplikasi paling modern detektor setimbang adalah amplifier diferensial impedansi input sangat tinggi. Dalam beberapa kasus, Galvanometer yang sensitif dengan impedansi yang relatif rendah bisa digunakan, khususnya untuk kalibrasi atau instrumeninstrumen pengukuran tunggal. Untuk analisis awal kita, anggap impedansi detektor setimbang adalah tak hingga, yaitu rangkaian terbuka.

Gambar Jembatan DC Wheatstone

Dalam kasus ini beda potensial, ΔV antara titik a dan b, adalah

ΔV = Va – Vb

Dimana

Va = potensial titik a terhadap c
Vb = potensial titik b terhadap c

Nilai Va dan Vb sekarang dapat dicari dengan memperhatikan bahwa Va adalah hanya tegangan sumber, V, dibagi antara R1 dan R3

$V_{a}=\frac{VR_{3}}{R1+R3}$

Dengan cara yang sama Vb adalah tegangan yang terbagi diberikan oleh

$V_{b}=\frac{VR_{4}}{R2+R4}$

Dimana

V = tegangan sumber jembatan
R1,R2,R3,R4 = resistor-resistor jembatan

Jika sekarang kita kombinasikan Persamaan diatas, beda tegangan atau offset tegangan, dapat ditulis :

$\Delta V_{b}=\frac{VR_{3}}{R1+R3}-\frac{VR_{4}}{R2+R4}$

Setelah beberapa aljabar, pembaca dapat memperlihatkan bahwa persamaan ini berkurang menjadi

$\Delta V=V\frac{R_{2}R_{3}-R_{4}R_{4}}{(R_{1+R_{3}})\cdot (R_{2}+R_{4})}$

Persamaan diatas memperlihatkan bagaimana beda potensial melalui detector adalah fungsi dari tegangan sumber dan nilai resistor. Karena tampilan yang berbeda dalam numerator Persamaan diatas, jelas bahwa kombinasi khusus dari resistor dapat ditemukan yang akan menghasilkan perbedaan nol dan tegangan nol melewati detektor, yaitu, setimbang. Jelas, kombinasi ini, dari pemeriksaan Persamaan diatas, adalah

R₃R₂ = R₁R₄

Persamaan diatas mengindikasikan bahwa kapan saja sebuah jembatan Wheatstone dipasang dan resistor diatur untuk setimbang detektor, nilai-nilai resistor harus memenuhi persamaan yang didindikasikan. Tidak masalah jika tegangan sumber berubah, kondisi setimbang dipertahankan. Persamaan diatas menekankan aplikasi jembatan Wheatstone untuk aplikasi kontrol proses yang menggunakan detektor impedansi input tinggi.

Berbagi Artikel "Jembatan Wheatstone":