Cómo funciona el Puente de Wheatstone: una guía completa

El puente de Wheatstone y su funcionamiento

El puente de Wheatstone es un arreglo de cuatro resistencias utilizado para determinar el valor de una resistencia desconocida. Este circuito se utiliza tanto con señales de corriente continua como de corriente alterna, lo que lo hace muy versátil en aplicaciones de medición de resistencias.

Configuración del puente

El puente de Wheatstone se configura con dos conjuntos de dos resistencias conectadas. Las resistencias R1 y R3 se conectan a la fuente de polarización, mientras que R2 y R4 se conectan a tierra. La resistencia R4 es la resistencia desconocida a medir y la resistencia R2 es variable para encontrar el punto de equilibrio.

Equilibrio del puente

El equilibrio del puente de Wheatstone se logra cuando no hay diferencia de potencial entre los nodos A y B. En este punto, la corriente que fluye a través de las resistencias R1 y R3 es igual a la corriente que fluye a través de las resistencias R2 y R4.

Medición de la resistencia desconocida

Para medir la resistencia desconocida, se varía la resistencia R2 hasta encontrar el punto de equilibrio en el que no hay diferencia de potencial entre los nodos A y B. En este punto, se puede determinar el valor de la resistencia desconocida utilizando la fórmula:

R1/R2 = R3/R4

Los cambios en la resistencia desconocida harán que el sistema salga de la región de equilibrio, y estos cambios de voltaje se miden por la diferencia de tensión en los nodos A y B.

Aplicaciones del puente de Wheatstone

El puente de Wheatstone tiene diversas aplicaciones en el campo de la medición de resistencias. Se utiliza en la medición de deformaciones en diferentes aplicaciones, como en barras sometidas a tracción o compresión y en vigas sometidas a flexión. También se utiliza para la medición de deformaciones de torsión.

Configuraciones del puente de Wheatstone

Existen diferentes configuraciones del puente de Wheatstone para realizar mediciones de deformación en distintas aplicaciones. Algunas de estas configuraciones son:

  • Cuarto de puente simple: se utiliza un circuito de cuarto de puente simple con una galga extensométrica activa. Ventajas: instalación sencilla. Inconvenientes: deformaciones normal y de flexión se superponen, no se compensan automáticamente los efectos de la temperatura.
  • Cuarto de puente con una galga extensométrica pasiva externa: se utiliza un circuito de cuarto de puente con una galga extensométrica activa y otra pasiva. Ventajas: buena compensación de los efectos de temperatura. Inconvenientes: no es posible separar la deformación normal y la de flexión.
  • Medio puente de Poisson: se utilizan dos galgas extensométricas activas conectadas en configuración de medio puente. Ventajas: buena compensación de los efectos de temperatura en materiales isotrópicos.
  • Medio puente: se instalan dos galgas extensométricas en las caras opuestas de una estructura. Ventajas: buena compensación de los efectos de temperatura, separación entre la deformación normal y la deformación por flexión (solo se mide el efecto de flexión).
  • Puente diagonal: se instalan dos galgas extensométricas en las caras opuestas de una estructura. Ventajas: la deformación normal se mide con independencia de la deformación por flexión.
  • Puente completo: se instalan cuatro galgas extensométricas en la misma cara de una estructura, formando un puente completo. Ventajas: buena compensación de los efectos de temperatura, señal de salida potente y excelente rechazo del modo común. Inconvenientes: no es posible separar la deformación normal y la de flexión.
  • Puente diagonal con galgas pasivas: se utilizan dos galgas extensométricas activas y dos pasivas. Ventajas: la deformación normal se mide con independencia de la deformación por flexión, buena compensación de los efectos de temperatura.
  • Puente completo con galgas activas: se utilizan cuatro galgas extensométricas activas, formando un puente completo. Ventajas: separación entre la deformación normal y la deformación por flexión, señal de salida potente y excelente rechazo del modo común, buena compensación de los efectos de temperatura.
  • Puente completo con galgas activas rotadas: se utilizan cuatro galgas extensométricas activas, dos de ellas rotadas 90°. Ventajas: la deformación normal se mide con independencia de la deformación por flexión, buena compensación de los efectos de temperatura, señal de salida potente y excelente rechazo del modo común.
  • Medio puente con galgas activas: se utilizan cuatro galgas extensométricas activas, conectadas formando un puente medio. Ventajas: separación entre la deformación normal y la deformación por flexión, buena compensación de los efectos de temperatura, señal de salida potente y excelente rechazo del modo común.
  • Mediciones de deformación de torsión: se utilizan cuatro galgas extensométricas para medir deformaciones de torsión. Ventajas: señal de salida potente y excelente rechazo del modo común, buena compensación de los efectos de temperatura.
  • Mediciones de deformación de torsión en situaciones con espacio de instalación limitado: se utilizan cuatro galgas extensométricas en configuración de puente completo, formando ángulos de 45° y superpuestas (rosetas apiladas). Ventajas: señal de salida potente y excelente rechazo del modo común, buena compensación de los efectos de temperatura.

Su funcionamiento se basa en encontrar el equilibrio del puente, donde no hay diferencia de potencial entre los nodos A y B. Este equilibrio se logra variando la resistencia R2 hasta encontrar el punto de equilibrio. El puente de Wheatstone tiene diversas configuraciones que se adaptan a diferentes aplicaciones de medición de resistencias.

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Índice
  1. El puente de Wheatstone y su funcionamiento
    1. Configuración del puente
    2. Equilibrio del puente
    3. Medición de la resistencia desconocida
    4. Aplicaciones del puente de Wheatstone
    5. Configuraciones del puente de Wheatstone

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