설계 예: 스트레인 게이지 브리지

기계적 변형을 전기 신호로 변환하기 위한 변환기로 스트레인 게이지를 활용하는 것은 다양한 엔지니어링 응용 분야에서 일반적인 관행입니다. 이러한 스트레인 게이지는 힘이나 압력과 같은 매개변수를 정확하게 측정하기 위해 위트스톤 브리지 회로에 자주 통합됩니다. 이러한 맥락에서 회로 내의 각 요소는 기계적 변형을 받을 때 미묘한 변화를 겪는 저항을 나타냅니다. 주요 목적은 작은 전압 출력의 미세한 변화를 전압계를 사용하여 편리하게 읽을 수 있는 보다 식별 가능한 전압 출력으로 변환하는 것입니다.

엔지니어의 책임에는 스트레인 게이지 설계를 작성하고 저항 변화를 정확하게 반영하기 위해 필요한 증폭을 결정하는 일이 포함됩니다. 이는 브리지 회로의 출력 전압과 저항 변화 사이의 연결을 설정하는 테브낭의 정리를 적용한 것입니다.

절차는 테브낭 전압을 계산하는 것으로 시작됩니다. 이를 위해서는 회로의 상부 및 하부 분기 내 전류의 초기 결정이 필요합니다. 결과적으로 이러한 계산된 전류 값은 옴의 법칙으로 대체되어 테브낭 전압을 도출합니다. 동시에 단순화된 구성에서 전압 소스를 제거하여 테브냉 저항이 결정됩니다.

테브낭 등가 회로는 전압 분할 규칙을 통해 브리지의 출력 전압을 찾습니다. 이 분석의 중요한 결과를 통해 지정된 작동 범위 내에서 효과적으로 작동하도록 회로를 설계하는 데 필요한 증폭기 이득을 정확하게 결정할 수 있습니다.