Arbeitsblatt Wheatstone-Brücke und Dehnungsmessstreifen mit Lösungen

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1.Leicht
+−15 VR1​ = 20 ΩR2​ = 50 ΩR3​ = 200 ΩR4​ = 200 Ωab+−

Die gezeigte Brücke wird mit Vs = 15 V versorgt, und ihr Ausgang ist offen. Bestimme den aus der Versorgung entnommenen Strom Is in mA.

Vs = 15 VR1 = 20 ΩR2 = 50 ΩR3 = 200 ΩR4 = 200 Ω
Is = mA
2.Leicht
+−5 VR1​ = 200 ΩR2​ = 250 ΩR3​ = 400 ΩR4​ = 300 Ωab+−

In der gezeigten Brücke ist Vs = 5 V, R₁ = 200 Ω und R₂ = 250 Ω. Bestimme die Spannung Va des Knotens a gegenüber der negativen Versorgungsschiene.

Vs = 5 VR1 = 200 ΩR2 = 250 ΩR3 = 400 ΩR4 = 300 Ω
Va = V
3.Mittel
+−9 V120 Ω120 Ω + ΔR120 Ω120 Ωab+−Vab​ = ?

Eine Brücke hat vier Zweige mit je 120 Ω und Vs = 9 V. Der Sensor R₂ steigt um ΔR = 0,48 Ω. Bestimme mit der Näherung für kleine Änderungen die Ausgangsspannung Vab in mV.

Vs = 9 VR = 120 ΩΔR = 0,48 Ω
Vab = mV
4.Mittel
+−10 V400 Ω400 Ω + ΔR400 Ω400 Ωab+−Vab​ = ?

Eine Brücke hat vier Zweige mit je 400 Ω und Vs = 10 V. Der Sensor R₂ steigt um ΔR = 80 Ω. Bestimme die exakte Ausgangsspannung Vab in mV.

Vs = 10 VR = 400 ΩΔR = 80 Ω
Vab = mV
5.Schwer
+−10 V350 Ω350 Ω + ΔR350 Ω350 Ωab+−Vo​

Eine Viertelbrücke (ein aktiver Streifen, GF = 2) wird mit 10 V gespeist. Die größte zu messende Dehnung beträgt 200 µε und soll am Eingang eines Analog-Digital-Wandlers 5 V ergeben. Bestimme die Verstärkung G des Verstärkers.

Vs = 10 VGF = 2εmax = 200 µεVFS = 5 V
G =
6.Schwer
+−2,5 V120 Ω120 Ω + ΔR120 Ω120 Ωab+−Vo​ = ?

Eine Brücke mit Zweigen von 120 Ω wird mit 2,5 V gespeist und hat ein aktiver Streifen (Viertelbrücke). Der k-Faktor ist 2 und die Dehnung beträgt 1500 µε. Bestimme die Brückenausgangsspannung Vo in mV.

Vs = 2,5 VGF = 2ε = 1500 µε
Vo = mV

Lösungsschlüssel

  1. 1. Is = 251,8 mA
  2. 2. Va = 2,778 V
  3. 3. Vab = 9 mV
  4. 4. Vab = 454,5 mV
  5. 5. G = 5000
  6. 6. Vo = 1,875 mV

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