如何DIY一个惠斯通电桥

惠斯通电桥是一种电路，用于通过平衡电桥电路的两条腿来测量未知电阻，其中一条腿包括未知组件。该电路的主要优点是它能够提供极其精确的测量（与简单的分压器相比）。它的操作类似于原来的电位器。

惠斯通电桥电路主要由两个已知电阻、一个可变电阻、一个未知电阻（其值待计算）和一个检流计（检测和测量电路中的少量电流）组成。代替电阻器和检流计，我使用了从旧装饰灯条中获得的小灯泡。所有灯泡的电阻都相同。或者，您可以使用手电筒灯泡。

第1步：惠斯通电桥原理

惠斯通电桥的工作原理是零偏转，即它们的电阻比相等，没有电流流过电路。在正常情况下，电桥处于电流流经检流计的不平衡状态。当没有电流流过检流计时，据说电桥处于平衡状态。这种情况可以通过调节已知电阻和可变电阻来实现。

在图中，Rx是要测量的固定但未知的电阻。R1、R2、R3为已知阻值电阻，R2阻值可调。调整电阻R2直到电桥“平衡”并且没有电流流过检流计Vg。此时，两个中点（B和D）之间的电位差将为零。因此，已知支路中两个电阻的比率（R2/R1）等于未知支路中两个电阻的比率（Rx/R3）。如果电桥不平衡，则电流方向指示R2是否过高或过低。

用检流计检测零电流可以达到极高的精度。因此，如果已知R1、R2和R3具有高精度，则可以高精度测量Rx。Rx中非常小的变化会破坏平衡并且很容易被检测到。为了实现这个原理，我用4个灯泡代替了电阻。还要在电流计的位置添加1个灯泡。

第2步：所需材料：

纸板

A4白纸

塑料盒（尺寸=16cmX8cmX3.5cm）

胶水

装饰灯带的五个灯泡

双排母头连接器*5

开/关

一节9V电池

电线

Thermocol表

螺丝

工具：

剪刀

剥线钳

游标卡尺数字

烙铁

螺丝刀

纸板切割机

胶带

打印机

万用表

第3步：电路组装（第1部分）

在白纸上打印惠斯通电桥的电路图（PDF点击此处下载）。剪下电路图（尺寸=16cmX8cm）。

还要剪一块与电路图相同大小的纸板。借助胶水将电路图粘贴在纸板上。在纸板的背面粘贴Thermocol板并切割多余的材料。

第4步：电路组装（第2部分）

现在借助游标卡尺测量母头连接器的尺寸。根据接头连接器的尺寸，切割电阻器符号上的空腔以及电路图上显示的ON/OFF开关。

将接头连接器插入每个空腔。将接头连接器和开关放入空腔中，并在胶水的帮助下粘贴它们。对于电池，根据电池的大小切割一个轮廓。现在根据给定的电路图焊接插头连接器、开关和电池线的电线。

第5步：电路组装（第3部分）

为了支撑电池，在电池座轮廓底部粘贴一块纸板。将整个电路组件放入塑料盒中（尺寸=16.2cmX8.2cmX3.5cm），您可以在盒内添加标签和使用说明。将灯泡插入接头连接器，记住电池的正极和负极。现在，将电池放入电路中。

第6步：平衡惠斯通电桥

打开电路。四个灯泡都在发光，电流计处的灯泡不发光，因为没有电流流过。这意味着惠斯通电桥是平衡的。假设电阻比相等，它满足方程。

第7步：不平衡惠斯通电桥

如果我们将灯泡从R3位置移开，我们可以看到电流开始流过灯泡（非常暗的光线），而不是电流计。并且R2和R4位置的灯泡发出微弱的光（电流值低）。如果我们从R2位置移除另一个灯泡，我们可以看到剩余灯泡中的少量电流。

这表明惠斯通电桥是不平衡的并且不遵循等式，因为电阻比不相等。