Arbeitsblatt Wheatstone-Brücke und Dehnungsmessstreifen mit Lösungen

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1.Leicht
+−5 VR1​ = 10 ΩR2​ = 20 ΩR3​ = 150 ΩR4​ = 250 Ωab+−

In der gezeigten Brücke ist Vs = 5 V, R₁ = 10 Ω und R₂ = 20 Ω. Bestimme die Spannung Va des Knotens a gegenüber der negativen Versorgungsschiene.

Vs = 5 VR1 = 10 ΩR2 = 20 ΩR3 = 150 ΩR4 = 250 Ω
Va = V
2.Leicht
+−5 VR1​ = 250 ΩR2​ = 60 ΩR3​ = 150 ΩR4​ = 150 Ωab+−

Die gezeigte Brücke wird mit Vs = 5 V versorgt, und ihr Ausgang ist offen. Bestimme den aus der Versorgung entnommenen Strom Is in mA.

Vs = 5 VR1 = 250 ΩR2 = 60 ΩR3 = 150 ΩR4 = 150 Ω
Is = mA
3.Mittel
+−9 V470 Ω470 Ω + ΔR470 Ω470 Ωab+−214,3 mV

Eine Brücke mit vier Zweigen von je 470 Ω wird mit 9 V versorgt. Wenn sich der Sensor R₂ ändert, zeigt der Ausgang Vab = 214,3 mV. Bestimme die exakte Änderung ΔR von R₂.

Vs = 9 VR = 470 ΩVab = 214,3 mV
ΔR = Ω
4.Mittel
+−2 V300 Ω300 Ω300 Ω300 Ωab+−

Ein Dehnungsmessstreifen mit 300 Ω ist ein Zweig (R₂) einer Brücke mit vier gleichen Zweigen von 300 Ω und einer Speisespannung von 2 V. Bestimme die im Streifen umgesetzte Leistung Pg in mW. Die Eigenerwärmung begrenzt die Speisespannung.

Vs = 2 VR = 300 Ω
Pg = mW
5.Schwer
+−5 V120 Ω120 Ω + ΔR120 Ω120 Ωab+−1,922 mV

Ein Dehnungsmessstreifen (GF = 2,05) an einem Bauteil mit E = 70 GPa bildet eine Viertelbrücke mit 5 V Speisespannung. Der Ausgang zeigt 1,922 mV. Bestimme die axiale Spannung σ in MPa.

Vs = 5 VGF = 2,05Vo = 1,922 mVE = 70 GPa
σ = MPa
6.Schwer
+−3 V1000 Ω1000 Ω + ΔR1000 Ω1000 Ωab+−0,394 mV

Eine Viertelbrücke mit einem aktiven Streifen (GF = 2,1) wird mit 3 V gespeist. Unter Last zeigt der Ausgang 0,394 mV. Bestimme die Dehnung ε in µε.

Vs = 3 VGF = 2,1Vo = 0,394 mV
ε = µε

Lösungsschlüssel

  1. 1. Va = 3,333 V
  2. 2. Is = 32,8 mA
  3. 3. ΔR = 47 Ω
  4. 4. Pg = 3,333 mW
  5. 5. σ = 52,5 MPa
  6. 6. ε = 250,2 µε

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