Arbeitsblatt Wheatstone-Brücke und Dehnungsmessstreifen mit Lösungen

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1.Leicht
+−6 VR1​ = 50 ΩR2​ = 250 ΩR3​ = 400 ΩR4​ = 600 Ωab+−

In der gezeigten Brücke ist Vs = 6 V, R₁ = 50 Ω und R₂ = 250 Ω. Bestimme die Spannung Va des Knotens a gegenüber der negativen Versorgungsschiene.

Vs = 6 VR1 = 50 ΩR2 = 250 ΩR3 = 400 ΩR4 = 600 Ω
Va = V
2.Leicht
+−12 VR1​ = 40 ΩR2​ = 20 ΩR3​ = 150 ΩR4​ = 60 Ωab+−Vab​ = ?

Bestimme die Leerlaufausgangsspannung Vab = Va − Vb der gezeigten Brücke mit Vs = 12 V.

Vs = 12 VR1 = 40 ΩR2 = 20 ΩR3 = 150 ΩR4 = 60 Ω
Vab = V
3.Mittel
+−3 V500 Ω500 Ω + ΔR500 Ω500 Ωab+−Vab​ = ?

Eine Brücke hat vier Zweige mit je 500 Ω und Vs = 3 V. Der Sensor R₂ steigt um ΔR = 25 Ω. Bestimme die exakte Ausgangsspannung Vab in mV.

Vs = 3 VR = 500 ΩΔR = 25 Ω
Vab = mV
4.Mittel
+−5 V470 Ω470 Ω470 Ω470 Ωab+−

Ein Dehnungsmessstreifen mit 470 Ω ist ein Zweig (R₂) einer Brücke mit vier gleichen Zweigen von 470 Ω und einer Speisespannung von 5 V. Bestimme die im Streifen umgesetzte Leistung Pg in mW. Die Eigenerwärmung begrenzt die Speisespannung.

Vs = 5 VR = 470 Ω
Pg = mW
5.Schwer
+−2,5 V350 Ω350 Ω + ΔR350 Ω350 Ωab+−1,875 mV

Ein Dehnungsmessstreifen (GF = 2) an einem Bauteil mit E = 210 GPa bildet eine Viertelbrücke mit 2,5 V Speisespannung. Der Ausgang zeigt 1,875 mV. Bestimme die axiale Spannung σ in MPa.

Vs = 2,5 VGF = 2Vo = 1,875 mVE = 210 GPa
σ = MPa
6.Schwer
+−5 V350 Ω − ΔR350 Ω + ΔR350 Ω + ΔR350 Ω − ΔRab+−Vo​ = ?

Eine Brücke mit Zweigen von 350 Ω wird mit 5 V gespeist und hat vier aktive Streifen, zwei auf Zug und zwei auf Druck (Vollbrücke). Der k-Faktor ist 2,1 und die Dehnung beträgt 800 µε. Bestimme die Brückenausgangsspannung Vo in mV.

Vs = 5 VGF = 2,1ε = 800 µε
Vo = mV

Lösungsschlüssel

  1. 1. Va = 5 V
  2. 2. Vab = 0,5714 V
  3. 3. Vab = 36,59 mV
  4. 4. Pg = 13,3 mW
  5. 5. σ = 315 MPa
  6. 6. Vo = 8,4 mV

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