Meßbrücken


Die Wheatstonesche Meßbrücke


Die Wheatstonesche Meßbrücke hatte ursprünglich besonders Bedeutung zur Widerstandsbestimmung. Das Prinzip dieser Schaltung ist in der folgenden kleinen Grafik zu erkennen.
SchaltungDie Betriebsspannung Ue ist eine Gleichspannung. Die Widerstände R1, R2, R3 sind in ihrem Wert sehr genau bekannt. Der Widerstand Rx soll ermittelt werden. Man kann jetzt, durch z.B. Schaltergruppen, die Widerstände R1, R2, R3 in ihrem Wert so lange variieren, bis über das Meßgerät kein Stromfluß mehr zu messen ist. Nun sprechen wir von einer abgeglichenen Brücke. Jetzt besitzen Punkt 1 und Punkt 2 die gleiche Spannung. Nach den Gesetzen des Spannungsteilers können wir nun Rx berechnen. Die Stromflußrichtung durch das Meßgerät zeigt die momentan eingestellte Tendenz zu Rx an, also Widerstand Rx kleiner/größer als Verhältnis momentan eingestellt.
Meßgeräte, die nach diesem Verfahren den Widerstandswert ermitteln, sind oft sehr groß. Die Einstellung der Widerstände R1 - R3 erfolgt oft gemischt durch regelbare Widerstände (Potentiometer), oder durch Reihen- Parallelschaltung von Widerständen. Somit scheint dieses Gerät sehr unpraktisch, jedoch können damit Widerstände hochpräzise (Einsatzbereich von 0,1 Ohm bis 1 MOhm) ermittelt werden, was mit weniger als ein Promille Fehler geschehen kann.

Für die abgeglichene Meßbrücke gilt : Formel

Heute wird diese Schaltung vermehrt etwas abgeändert als (Differenz-) Meßbrücke verwendet. Die Widerstände R3 und R2 (oft auch R1) bleiben fest vorgegen. Der Widerstand Rx ist veränderlich (z.B. ein Licht-Sensor). Aus der Veränderung des Widerstandswertes bildet sich eine Spannungsdifferenzen (Pkt. 1 - Pkt. 2). Man bezeichnet diese Differenz als Brückenspannung.

Diese Brückenspannung wird dann oft von einer nachfolgenden Schaltung weiter verarbeitet (Differenzverstärker). Die Meßbrücke gilt als abgeglichen, wenn die Brückenspannung gleich Null ist. Diese Meßbrücken sind keine Wheaststoneschen Brücken, da sie im allgemeinen nicht immer abgeglichen werden!

Die beschriebene Meßbrücke ist nur zur Bestimmung eines ohmschen Widerstandes verwendbar.


Andere


Andere Meßbrücken sich z.B.
  • Thomson-Brücke für Widerstände bis 1 Ohm (!)
  • Wien-Maxwell-Brücke für Kapazitäten (0,1 pF bis 1 mF) bzw. Induktivitäten (0,1 µH bis 100 H)