regeltechniek

ikke stelde deze vraag op 04 november 2005 om 21:52.
hoe kan ik in een brug van wheatstone de waarde van de stroom of spanning berekenen die er bij niet evenwicht door de middenaftakking vloeit ?

Reacties

Bert op 04 november 2005 om 22:13
Hallo, voorzover ik weet is er in de middenaftakking van een brug van Wheatstone een Amperemeter opgenomen. Daar kun je dus de stroom aflezen. Als dat niet je bedoeling is - en die indruk krijg ik uit je vraag - dan moet je wel over andere gegevens beschikken om iets te kunnen berekenen ... Bert
ikke op 04 november 2005 om 22:25
inderdaad ik gebruik in de brug een pt100 element ;) en aan de hand van de weerstandsverandering hiervan zal er een stroom gaan door de middenaftakking en die zou 4mA moeten zijn bij 0 graden celsius en 20 mA bij 100 graden celcius
Jaap op 04 november 2005 om 23:19
Dag ikke, De stroomsterkte in de middenleiding kan worden berekend met de wetten van Kirchhoff. Zie bij voorbeeld wikipedia. Laten we deze wetten eens toepassen op een brug van Wheatstone die niet in evenwicht is. De brug bestaat uit twee parallelle takken en een middenleiding. In de boventak hebben we links R1 en rechts R2. In de ondertak hebben we links R3 en rechts R4. De middenleiding gaat van de draad tussen R1 en R2 naar de draad tussen R3 en R4.



De stroomsterkte in R1 noemen we I1; analoog I2, I3, I4. De stroomsterkte van de stroom van de boventak naar de ondertak noemen we I5. De gehele brugschakeling is aangesloten op een spanningsbron met spanning U. Tip: teken dit en zet de namen van de weerstanden en stroomsterkten in de figuur. Eerste wet van Kirchhoff: de som van de stroomsterkten naar een knooppunt is gelijk aan de som van de stroomsterkten vanuit dat knooppunt. Deze wet levert: bovenste middenknooppunt I1=I5+I2 (aangenomen dat I1 en I2 naar rechts lopen en dat I5 naar onder loopt; als die aanname voor bij voorbeeld I5 niet klopt, zullen we daarvoor een negatieve waarde vinden; wat telt is dat we voor elk van de stromen steeds dezelfde aanname doen). onderste middenknooppunt: I3+I5=I4. Tweede wet van Kirchhoff: in een gesloten lus is de som van de spanningen (van spanningsbronnen) even groot als de som van de termen I*R. Daarbij doorlopen we een lus kloksgewijs en noteren we -I*R als we tegen de stroom in gaan. Deze wet levert: linkerlus bestaande uit R1 en R3: 0=I1*R1-I3*R3 (links nul want er is geen spanningsbron in deze lus; minteken want we gaan tegen I3 in). rechterlus bestaande uit R2 en R4: 0=I2*R2-I4*R4 lus bestaande uit de spanningsbron en de boventak: -U=-I1*R1-I2*R2 Als de weerstandswaarden van R1 t/m R4 bekend zijn, hebben we vijf vergelijkingen met de vijf onbekenden I1 t/m I5. Dit stelsel is in principe oplosbaar, bij voorbeeld door stap voor stap stroomsterkten te elimineren of met behulp van matrices en determinanten. Het resultaat voor de gevraagde I5 is I5=(R2*R3-R1*R4)/(R1*R2*R3+R1*R2*R4+R1*R3*R4+R2*R3*R4)*U De stroomsterkten in de weerstanden zijn breuken met dezelfde noemer als I5. De teller van de breuk van I1 is (R2+R4)*R3*U ; I2 heeft de teller (R1+R3)*R4*U ; I3 heeft de teller (R2+R4)*R1*U; I4 heeft de teller (R1+R3)*R2*U Voorbeeld: als R1=1 ohm; R2=2 ohm; R3=3 ohm; R4=4 ohm; U=25 volt, dan I1=9 A; I2=8 A; I3=3 A; I4=4 A en de gevraagde I5 is 1 A. Een ampèremeter in de middenleiding zal 1 A aanwijzen. De vraag naar de "spanning...die...door de middenaftakking vloeit" kan ik niet beantwoorden. Als er geen weerstand in de middenaftakking is, staat daar ook geen spanning over. En spanning staat, stroom loopt.
ikke op 05 november 2005 om 11:58
kan ik dan zorgen dat ik bij R1= 100ohm een stroom I5 krijg van 4mA ?
Jaap op 05 november 2005 om 15:09
Dag ikke,Ja, er zijn talloze combinaties van R2, R3, R4 en U die te zamen met R1=100 ohmeen stroomsterkte I5=0,004 A opleveren.Vul maar eens in de uitdrukking voor I5 in R1=100 ohm, R2=220 ohm,R3=330 ohm, R4=470 ohm en I5=0,004 A en bereken de benodigde bronspanning.
Bert op 05 november 2005 om 17:58
Hallo ikke en Jaap K,een Pt-100 weerstand heeft bij 0 graden Celsius een weerstand van 100 Ohm, en bij 100 graden Celsius een weerstand van 138,51 Ohm.Als ik de keuze had - maar uit de probleemstelling is mij nog steeds niet duidelijk wat er allemaal te kiezen valt - dan zou ik alle weerstanden in eerste instantie hetzelfde kiezen en wel ongeveer 90 Ohm. Dan is de brug in balans als de Pt-100 ook die waarde heeft, dus bij een temperatuur van ca. -25 graden C. Zo zorg je ervoor dat de stroom I5 bij 100 graden Celsius 5x zo groot is als bij 0 graden C. Je hoeft dan alleen de spanning nog maar aan te passen om een heel acceptabel resultaat te krijgen.Bert
Jaap op 05 november 2005 om 22:20
Dag ikke en meneer Metz,Inderdaad:Als we de temperatuur van de Pt-100 verhogen van -25 graad tot 0 graad Celsius, wordt zijn weerstand circa 10 ohm groter. En als we de temperatuur verhogen van -25 tot 100 graad Celsius (vijf maal zo veel), wordt zijn weerstand circa 50 ohm groter (ook vijf maal zo veel). Maar wordt dan ook I5 vijf maal zo groot, als we hebben R1=Pt-100; R2=R3=R4=90 ohm?Dat lijkt me niet het geval.Alternatief: R1=Pt-100; R2=R4=82 ohm; R3=93 ohm; U=19,66 V.Dit geeft I5=4 mA bij 0 graad Celsius (R1=100 ohm)en I5=20 mA bij 100 graad Celsius (R1=138,51 ohm).
ikke op 05 november 2005 om 23:13
bedankt !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!dit is een enorme hulp voor mij :d dit laatste is net wat ik moest hebben :) nu kan ik verder gaan werken aan de rest van mijn opdracht :)echt bedankt !!!!!!!!!!!!
Sing op 20 juni 2019 om 22:53
Ik wilde graag weten hoe groot I5 was bij een schakeling met 5 weerstanden en kwam bij het zoeken hierna op dit forum terecht. Die tip van de 2e wet van Kirchhoff is goed maar de twee lussen bestaan niet uit 2 maar uit 3 weerstanden. De vergelijkingen "0=I1*R1-I3*R3" en "0=I2*R2-I4*R4" moeten zijn: "0=I1*R1-I3*R3+I5*R5" en "0=I2*R2-I4*R4-I5*R5"
Theo de Klerk op 21 juni 2019 om 09:07
Inderdaad, als je de optelsom correct maakt, dan kun je zeggen dat over R1 de spanning afneemt en door R3 toeneemt (want je gaat in de cirkelbeweging "achterstevoren" door R3 heen: van lage naar hoge potentiaal):  0 = I1R1 + I5G - I3R3  zoals je aangeeft.

Uitgaande van het punt tussen R2 en R4 zou ik zeggen dat omhoog (tegen de klok in) door R2 de spanning toeneemt zodat Kirchhoff dan geeft: 0 = - I2R2 + I5G + I4R
Dat komt op hetzelfde neer als jij aangeeft. Alleen doorloop jij de stroom vanuit de top met de klok mee.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft dertig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)