Arbeitsblatt Wheatstone-Brücke und Dehnungsmessstreifen mit Lösungen

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1.Leicht
+−9 VR1​ = 20 ΩR2​ = 120 ΩR3​ = 1000 ΩR4​ = 250 Ωab+−

In der gezeigten Brücke ist Vs = 9 V, R₁ = 20 Ω und R₂ = 120 Ω. Bestimme die Spannung Va des Knotens a gegenüber der negativen Versorgungsschiene.

Vs = 9 VR1 = 20 ΩR2 = 120 ΩR3 = 1000 ΩR4 = 250 Ω
Va = V
2.Leicht
+−2 VR1​ = 80 ΩR2​ = 500 ΩR3​ = 100 ΩR4​ = 80 Ωab+−

Die gezeigte Brücke wird mit Vs = 2 V versorgt, und ihr Ausgang ist offen. Bestimme den aus der Versorgung entnommenen Strom Is in mA.

Vs = 2 VR1 = 80 ΩR2 = 500 ΩR3 = 100 ΩR4 = 80 Ω
Is = mA
3.Mittel
+−5 V500 Ω500 Ω500 Ω500 Ωab+−

Ein Dehnungsmessstreifen mit 500 Ω ist ein Zweig (R₂) einer Brücke mit vier gleichen Zweigen von 500 Ω und einer Speisespannung von 5 V. Bestimme die im Streifen umgesetzte Leistung Pg in mW. Die Eigenerwärmung begrenzt die Speisespannung.

Vs = 5 VR = 500 Ω
Pg = mW
4.Mittel
+−10 V350 Ω350 Ω + ΔR350 Ω350 Ωab+−Vab​ = ?

Eine Brücke hat vier Zweige mit je 350 Ω und Vs = 10 V. Der Sensor R₂ steigt um ΔR = 2,8 Ω. Bestimme mit der Näherung für kleine Änderungen die Ausgangsspannung Vab in mV.

Vs = 10 VR = 350 ΩΔR = 2,8 Ω
Vab = mV
5.Schwer
+−3 V350 Ω − ΔR350 Ω + ΔR350 Ω350 Ωab+−Vo​ = ?

Eine Brücke mit Zweigen von 350 Ω wird mit 3 V gespeist und hat zwei aktive Streifen in benachbarten Zweigen, einer auf Zug und einer auf Druck (Halbbrücke). Der k-Faktor ist 2 und die Dehnung beträgt 1500 µε. Bestimme die Brückenausgangsspannung Vo in mV.

Vs = 3 VGF = 2ε = 1500 µε
Vo = mV
6.Schwer
+−10 V120 Ω120 Ω + ΔR120 Ω120 Ωab+−Vo​

Eine Viertelbrücke (ein aktiver Streifen, GF = 2,05) wird mit 10 V gespeist. Die größte zu messende Dehnung beträgt 600 µε und soll am Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 10 V ergeben. Bestimme die Verstärkung G des Verstärkers.

Vs = 10 VGF = 2,05εmax = 600 µεVFS = 10 V
G =

Lösungsschlüssel

  1. 1. Va = 7,714 V
  2. 2. Is = 14,56 mA
  3. 3. Pg = 12,5 mW
  4. 4. Vab = 20 mV
  5. 5. Vo = 4,5 mV
  6. 6. G = 3252

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