Strain Gage Köprü Tamamlama Devreleri (Wheatstone Bridge)
Wheatstone bridge, elektrik direncini ölçmek için bir köprü devresidir. Wheatstone Köprü devresi, bir voltaj besleme terminali ile toprak arasına bağlanmış iki basit seri-paralel direnç düzenlemesindir ve iki paralel direnç bacağı dengelendiğinde sıfır voltaj farkı üretir. Elmas şeklinde yapılandırılmış dört dirençten oluşan iki giriş terminali ve iki çıkış terminali vardır. Aşağıdaki resimde Wheatstone köprüsünün tipik çizimi gösterilmiştir. Dirençteki küçük değişiklikleri ölçmek için uygundur ve bu da onu gerinim ölçerler için uygun hale getirir.
Aşağıdaki örnek, gerinim ölçerlerin Wheatstone köprü devresini nasıl kullandığını gösterir. Ayrıca gerinim ölçerlerin bir test örneğine nasıl bağlanabileceğini de gösterir.
Nesneye kuvvet uygulanmazsa, her iki gerinim ölçer de eşit dirence sahiptir ve köprü devresi dengelidir. Ancak aşağı doğru bir kuvvet uygulandığında, nesne aşağı doğru eğilecek ve gerinim ölçer #1’i gerecek ve gerinim ölçer #2’yi aynı anda sıkıştıracaktır. Köprü dengesiz olacak ve bir voltaj farkı oluşacaktır. Bu, ikinci resimde güzel bir şekilde gösterilmiştir
Gerinim Ölçer Kablolama Sistemleri
Temel ölçümler için çeşitli yapılandırmalar vardır. Öncelikle, malzemelerin özel etkilerini bilmemiz gerekir – yani malzeme gerildiğinde, malzeme (genellikle) diğer (iki) yönde incelir. Enine gerilmenin uzama gerilmesine oranına Poisson oranı [ν] denir. Gerinim ölçerler birbirine 90 derecelik açıyla yerleştirildiğinde, enine gerilme oranını bilmek ve bunu denkleme dahil etmek çok önemli hale gelir. Poisson oranı çelik için 0,27 ila 0,31’dir (genellikle 0,3 kullanılır) ve alüminyum için 0,33’tür.
Aşağıdaki tabloda göstergeler için birkaç temel yapılandırma gösterilmektedir. Temel olarak yapılandırmalar çeyrek, yarım ve tam köprü devrelerine ayrılmıştır.
Bir gerinim ölçer Wheatstone köprüsü, ölçüm amacına göre çeyrek, yarım veya tam köprü sistemiyle yapılandırılır.
Çeyrek Köprü Sistemi
Çeyrek köprü sisteminde, gerinim ölçerin köprünün bir tarafına, sabit dirençlerin ise diğer 3 tarafa bağlandığını gözükmektedir. Bu sistem kolayca yapılandırılabilir ve bu nedenle genel gerilim/gerinim ölçümü için yaygın olarak kullanılır. Çeyrek köprü devresi 2-kablolu sistem olarak kurulursa büyük ölçüde iletken tellerden etkilenir. Bu nedenle, büyük sıcaklık değişiklikleri bekleniyorsa veya iletken tel uzunluğu uzunsa, çeyrek köprü devresi 3-kablolu sistem ile kullanılmalıdır.
Yarım Köprü Sistemi
Yarım köprü sistemi, hedef gerinim dışındaki gerinim bileşenlerini ölçüm amacına göre ortadan kaldırmak için kullanılır. Yarım köprü sistemiyle gerinim ölçerler köprüye bitişik veya zıt taraflara bağlanır ve diğer tarafa sabit bir direnç yerleştirilir. Bu bize ölçerleri iki farklı şekilde yapılandırma seçeneği sunar. Birincisi, bir gerinim ölçerin sıcaklık telafisi için sahte ölçer olarak hizmet ettiği aktif-dummy yöntem ve her iki ölçerin de aktif ölçer olarak hizmet ettiği aktif-aktif yöntemdir.
Tam Köprü Sistemi
Tam köprü sistemi, köprünün 4 tarafına bağlı gerinim ölçerlere sahiptir. Bu devre, gerinim ölçer dönüştürücülerinin büyük çıkışını garanti eder ve sıcaklık dengelemesini iyileştirir ve hedef gerinim dışındaki gerinim bileşenlerini ortadan kaldırır.
