Tricky Circuit

Wheatstone-Brücke

Erkenne Widerstandsabweichungen

Eine Wheatstone-Brücke vergleicht zwei Spannungsteiler aus je zwei Widerständen. Abgleich bedeutet gleiche Mittelspannungen und Differenz null. Vs ist Versorgung, Rs gewählter Sensorwiderstand. mV heißt millivolt, Millivolt: 0.001 V.

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EXPERIMENTIERTISCH

Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.

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So funktioniert es

Drei Widerstände 1000 Ω und ein gewählter 800–1200 Ω. Das Messgerät entnimmt keinen Strom. Kein Verstärker, keine reale Dehnungsmessung, Erwärmung oder Widerstandsfehler.

Vleft = Vs/2; Vright = Vs × Rs/(1000 + Rs). Vorzeichen-Differenz Vright − Vleft in Millivolt. Größerer unterer rechter Widerstand hebt diesen Mittelpunkt.

Schwierigkeit

  1. Aufbauen · Beobachte

    Schalte ein bei 5 V, 1000 Ω: beide 2.5 V, Differenz 0 mV.

    Brauchst du einen Tipp?

    Vs=5 V; Rs=1000 Ω → 2.5 V; 2.5 V; 0 mV

  2. Erforschen · Erkunde

    5 V, 1100 Ω: rechts ≈ 2.61905 V, Differenz ≈ +119.0476 mV.

    Brauchst du einen Tipp?

    Vs=5 V; Rs=1100 Ω → Vright≈2.61905 V; ΔV≈+119.0476 mV

  3. Selbst lösen · Löse

    5 V, 900 Ω: rechts ≈ 2.36842 V, Differenz ≈ −131.5789 mV.

    Brauchst du einen Tipp?

    Vs=5 V; Rs=900 Ω → Vright≈2.36842 V; ΔV≈−131.5789 mV

Zusatzwissen und Schaltungsrezepte

Wheatstone-Brücke

Ein Dehnungsmessstreifen ändert seinen Widerstand beim Strecken oder Stauchen; Dehnung ist Längenänderung relativ zur Anfangslänge. Hier wird der Widerstand direkt gewählt, ohne Kraft, Gewicht oder Dehnung zu messen.

Vleft = Vs/2; Vright = Vs × Rs/(1000 + Rs); ΔV = (Vright − Vleft) × 1000 mV

Bei 1000 Ω stimmen die Verhältnisse. Außerhalb des Abgleichs zeigt das Vorzeichen den höheren Punkt; reale Messung braucht Sensor und Kalibrierung.

Ein nützlicher Zusammenhang

Abgleich heißt nicht Mittelspannung null: hier ist sie halbe Versorgung.

Außerhalb des Modells

+100 und −100 Ω ergeben ungleiche Beträge, weil der Teiler nichtlinear ist.

Eine typische Falle vermeiden

Rechts minus links verwenden. Vertauschte Messleitungen drehen das Vorzeichen; höhere Versorgung skaliert Spannung, garantiert keine Genauigkeit.

Beide Mittelpunkte 2.5 V. Differenz…

  1. 0 mV
  2. 2.5 V
  3. 5 V
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Zwei Mittelpunkte werden verglichen, nicht einer mit Masse.

Brücke abgleichen

5 V, 1000 Ω.

Je 2.5 V; 0 mV.

Unter Abgleich

5 V, 900 Ω.

Differenz ≈ −131.5789 mV.

Probiere eine weitere Änderung

Bei 1100 Ω erhöhe 1 V auf 5 V: +23.8095 → +119.0476 mV, Faktor fünf.

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