3.3 Circuitos de Pontes.ppt

ENG1027: Instrumentao EletrnicaCarlos [email protected] PsMQI - Ramal 2059

3.3) Circuitos de PontesPonte geral:

Za

Zc

Zb

Zd

Vi

A

B

C

D

3.3) Circuitos de PontesPonte geral:

Za

Zc

Zb

Zd

Vi

A

B

C

D

I1

I2

3.3) Circuitos de PontesPonte geral:Ponte Balanceada (em equilbrio)corrente no galvanmetro nulaIg = 0VBD = 0I1 Za = I2 ZdI1 Zb = I2 Zc

Za

Zc

Zb

Zd

Vi

A

B

C

D

I1

I2

Ig

3.3) Circuitos de PontesPonte geral:Ponte Balanceada (em equilbrio)corrente no galvanmetro nulaIg = 0VBD = 0Za Zc = Zb Zd

Za

Zc

Zb

Zd

Vi

A

B

C

D

I1

I2

Ig

3.3) Circuitos de PontesPonte geral:Ponte Balanceada (em equilbrio)Za Zc = Zb Zd|Za| |Zc| = |Zb | |Zd | Za + Zc = Zb + Zde

Za

Zc

Zb

Zd

Vi

A

B

C

D

I1

I2

Ig

3.3) Circuitos de PontesPonte geral:Ponte No Balanceada

Za

Zc

Zb

Zd

Vi

A

B

C

D

I1

I2

Ig

3.3) Circuitos de PontesClassificao de Pontes 1:

Pontes DC

Pontes AC


Pontes DC: medio de resistncias

Pontes AC: medio de capacitncias, indutncias e freqncias


Pontes por Deteco de Nulo

Pontes por Deflexo


Pontes por Deteco de Nulo: um ou mais braos da ponte so ajustados de modo a balance-la, e a medida da grandeza desejada obtida conhecendo-se os valores ajustados.Pontes por Deflexo


Pontes por Deteco de Nulo:Pontes por Deflexo: a variao da corrente (ou tenso) entre os terminais centrais relacionada experimentalmente ou analiticamente com a grandeza que se deseja medir.

3.3) Circuitos de PontesPontes DC:

Ponte de Wheatstone

Ponte de Kelvin

3.3) Circuitos de PontesPonte de Wheatstone:

Por Deteco de Nulo


Por Deflexo (Ra fixo)


Por Deflexo (Ra fixo)Ponte Desbalanceada (VBD 0)


Anlise de Sensibilidade:Suponha Rd = Rdn + DRd


Anlise de Sensibilidade:Suponha Rd = Rdn + DRdSe DRd

3.3) Circuitos de PontesPonte de Wheatstone:O valor de Vi pode ser utilizado como um ajuste de sensibilidade, porm respeitando o limite de dissipao dos elementosA hiptese DRd

3.3) Circuitos de PontesPonte de Wheatstone:Exemplo: ponte de strain gauges em transdutor de presso da faixa 0-10 bar Ra= Rb= Rc= 120W Rdn = 120W

Imax = 30 mASensibilidade = 0,338 W/bar

Calcular Vimax e Vomax

3.3) Circuitos de PontesPonte de Wheatstone:Vimax = Imax x (Rdn+ Rc)= 0,03 x 240W = 7,2 V

DRd max = 10 bar x 0,338 W/bar = 3,38 W

Vomax = VBDmax

2.1b) Sensores e TransdutoresExtensmetros (Strain Gauges) :

3.3) Circuitos de PontesPonte de Kelvin:Tambm chamada de ponte de balanceamento de ponta/pice

Utilizada na leitura de valores hmicos muito baixos

inspirada na ponte de Wheatstone

3.3) Circuitos de PontesPonte de Kelvin:Wheatstone:Se h erros em Rb e/ou Rc, a acurcia da medida comprometidaRe serve para compensar eventuais erros em Rb e Rc

3.3) Circuitos de PontesPonte de Kelvin:Kelvin:Rf + Rg= ReInicialmente: Rd = Raambos conhecidos com acurcia

3.3) Circuitos de PontesPonte de Kelvin:Ajusta-se o potencimetroat balancear a ponte:

3.3) Circuitos de PontesPonte de Kelvin:Finalmente:

3.3) Circuitos de PontesPontes AC:Medio de Capacitores:Ponte de WheatstonePonte de ScheringMedio de Indutores: Ponte de MaxwellMedio de Freqncia: Ponte de Wien

3.3) Circuitos de PontesFator de Qualidade/Dissipao (Capacitores)Rx a resistncia do capacitor Cx: Fator de Qualidade(Fator de potncia)Fator de DissipaoQuanto maior Q, ou menor D, melhor o capacitor

3.3) Circuitos de PontesFator de Qualidade/Dissipao (Indutores)Rx a resistncia do indutor Cx: Fator de Qualidade(Fator de potncia)Fator de DissipaoQuanto maior Q, ou menor D, melhor o indutor

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Wheatstone)Rx representa a resistncia interna do capacitor Cx, que se deseja medirRx pequeno (alto Q)C3 acuradoPonte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 Zx

AC

C3

Cx

Vo

R3

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Wheatstone)Ponte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 ZxZ1 = R1Z4 = R4

AC

C3

Cx

Vo

R3

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Wheatstone)Ponte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 Zx

AC

C3

Cx

Vo

R3

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Wheatstone)Seqncia de ajuste:

Ajuste de R4 VominAjuste de R3 Vo 0


Ajuste de R4 VominAjuste de R3 Vo = 0

AC

C3

Cx

Vo

R3

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Wheatstone)Lembrando que:

AC

C3

Cx

Vo

R3

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Schering)Neste caso ajusta-se um capacitor ao invs de um resistorRx pequeno (alto Q)C3 acuradoPonte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 Zx

AC

C3

Cx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Schering)Ponte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 ZxZ1 = R1

AC

C3

Cx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Schering)Ponte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 Zx

AC

C3

Cx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Schering)Seqncia de ajuste:

Ajuste de R1 VominAjuste de C4 Vo 0

Ajuste de R1 VominAjuste de C4 Vo 0

Ajuste de R1 VominAjuste de C4 Vo = 0

AC

C3

Cx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Capacitores (Schering)Lembrando que:

AC

C3

Cx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Indutores (Maxwell)Rx representa a resistncia interna do indutor Lx, que se deseja medirRx grande (baixo Q)R3 acuradoPonte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 Zx

AC

R3

Lx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Indutores (Maxwell)Ponte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 ZxZ1 = R1Z3 = R3

AC

R3

Lx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Indutores (Maxwell)Ponte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 Zx

AC

R3

Lx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Indutores (Maxwell)Seqncia de ajuste:



Ajuste de R3 VominAjuste de R4 Vo = 0

AC

R3

Lx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Indutores (Maxwell)Lembrando que:

AC

R3

Lx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Indutores (Maxwell)Esta ponte indicadapara medio de indutores com valoresbaixos e mdios de Q:(1 < Q < 10)

Para medio de indutores com altosvalores de Q, a resistncia R4 teria que ser muito grande.

AC

R3

Lx

Vo

C4

Rx

R1

R4

Vi

3.3) Circuitos de PontesMedio de Freqncia: Ponte de Wien

Ponte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 Z2Z1 = R1Z2 = R2

AC

R3

C3

Vo

C4

R2

R1

R4

Vi


Ponte Balanceada:Z1 Z3 = Z4 Z2

AC

R3

C3

Vo

C4

R2

R1

R4

Vi


AC

R3

C3

Vo

C4

R2

R1

R4

Vi


Sejam:

R3 = R4 = R (varivel)C3 = C4 = C

AC

R3

C3

Vo

C4

R2

R1

R4

Vi

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