KWALIFIKACJA ELM3 - STYCZEŃ 2017 (test 2)

PYTANIE NR 35.
Jaką wartość napięcia wskaże woltomierz przy zerowej sile obciążenia mostka tensometrycznego, przedstawionego na schemacie?
Ilustracja przedstawia schemat mostka tensometrycznego, który jest używany w kontekście pomiarów elektrycznych w
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Przy zerowej sile obciążenia mostek tensometryczny jest zrównoważony: rezystancje w gałęziach mają takie same proporcje, więc potencjały w węzłach pomiarowych są równe. Woltomierz podłączony do przekątnej mostka mierzy wtedy różnicę napięć równą 0 V.

Pełne wyjaśnienie:

Mostek tensometryczny jest odmianą mostka Wheatstone’a, w którym co najmniej jeden z elementów rezystancyjnych stanowi tensometr. Taki układ zamienia bardzo małe zmiany rezystancji (wynikające z odkształcenia) na mierzalne napięcie wyjściowe.

Warunek "zerowej siły obciążenia" oznacza brak odkształcenia elementu pomiarowego, a więc brak zmiany rezystancji tensometrów względem wartości nominalnych. W idealnym przypadku mostek jest wtedy zrównoważony: stosunki rezystancji w obu gałęziach są równe, przez co punkty w środku gałęzi (węzły przekątnej pomiarowej) mają taki sam potencjał.

Woltomierz w takim zadaniu domyślnie mierzy napięcie różnicowe pomiędzy dwoma węzłami przekątnej pomiarowej. Skoro potencjały tych węzłów są równe, to różnica potencjałów wynosi 0, niezależnie od tego, jakie jest napięcie zasilania mostka. Dlatego poprawna jest odpowiedź "0 V".

Dlaczego pozostałe wartości są błędne?

  • "5 V" odpowiadałoby napięciu zasilania, a nie napięciu wyjściowemu w przekątnej. Mostek nie "podaje" na wyjściu pełnego zasilania, jeśli jest zrównoważony.
  • "2,5 V" bywa intuicyjnie kojarzone z połową zasilania (jak w dzielniku napięcia), ale w zrównoważonym moście oba węzły przekątnej są na podobnym poziomie, więc mierzone różnicowo napięcie nadal wynosi 0 V.
  • "1,25 V" to również typowy "strzał" wynikający z mylenia konfiguracji dzielnika i punktu odniesienia. Bez niezrównoważenia (zmiany rezystancji) nie ma podstaw, by pojawiła się stała niezerowa różnica potencjałów.

W praktyce rzeczywiste układy mogą wykazywać małe napięcie offsetu (tolerancje rezystorów, dryft temperaturowy, niesymetria przewodów), ale w zadaniach egzaminacyjnych przyjmuje się zwykle model idealny: przy braku obciążenia sygnał wyjściowy mostka wynosi 0 V.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Mostek tensometryczny to układ rezystorów (często 4), w którym jeden lub więcej elementów jest tensometrem. Służy do zamiany bardzo małych zmian rezystancji (od siły/odkształcenia) na napięcie wyjściowe, które można wzmocnić i zmierzyć w torze pomiarowym.
Mostek jest zrównoważony, gdy stosunki rezystancji w dwóch gałęziach są równe. Wtedy napięcia w węzłach pomiarowych przekątnej są takie same, więc napięcie różnicowe na wyjściu wynosi 0 V. Każda zmiana rezystancji w jednej gałęzi zaburza tę równowagę.
Przy zerowym obciążeniu tensometry nie są odkształcone, więc ich rezystancje mają wartości nominalne. To oznacza brak niezrównoważenia mostka i równe potencjały w punktach pomiarowych. Woltomierz podłączony różnicowo między te punkty pokaże 0 V.
W typowym zadaniu mierzy się napięcie wyjściowe mostka, czyli różnicę potencjałów w przekątnej pomiarowej. Napięcie zasilania jest podane na drugą przekątną. Pomieszanie tych dwóch wielkości to częsta przyczyna błędów na egzaminie.
Napięcie różne od zera pojawia się wtedy, gdy mostek przestaje być zrównoważony, np. gdy siła odkształca element z tensometrem i zmienia jego rezystancję. Również tolerancje elementów, różnice temperatur i rezystancje przewodów mogą w praktyce dać niewielki offset.
Ćwierćmostek ma zwykle jeden aktywny tensometr i trzy rezystory, półmostek dwa elementy aktywne, a pełnomostek cztery. Im więcej aktywnych tensometrów, tym większa czułość i lepsza kompensacja wpływu temperatury, ale rośnie złożoność montażu i okablowania.
Wynika to z mylenia mostka z prostym dzielnikiem napięcia, gdzie w połowie gałęzi często pojawia się połowa zasilania. W moście mierzy się jednak różnicę dwóch napięć z dwóch gałęzi. Przy równowadze oba te napięcia są równe, więc różnica wynosi 0 V.
Najpierw sprawdza się zasilanie i ciągłość przewodów, potem stan "zera" bez obciążenia: wyjście powinno być bliskie 0 V (lub 0 mV/V po przeliczeniu). Następnie przykłada się znane obciążenie i obserwuje stabilną, powtarzalną zmianę napięcia w oczekiwanym kierunku.
Offset to niezerowe napięcie wyjściowe przy braku obciążenia, spowodowane np. tolerancjami rezystancji lub różnicami temperatur. Kompensuje się go przez regulację (np. potencjometrem w układzie), funkcją tarowania w elektronice pomiarowej albo programowo w sterowniku po ustabilizowaniu warunków.
Opanuj: zasadę mostka Wheatstone’a, pojęcie równowagi, różnicowy pomiar napięcia oraz wpływ odkształcenia na rezystancję tensometru. Ćwicz interpretację schematów: gdzie jest zasilanie, gdzie jest wyjście i co oznacza "brak obciążenia" dla sygnału.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 43% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Przy zerowej sile obciążenia mostek tensometryczny jest zrównoważony: rezystancje w gałęziach mają takie same proporcje, więc potencjały w węzłach pomiarowych są równe."

Źródła:

  • Wikipedia: "Mostek Wheatstone’a" (opis zasady równowagi mostka), https://pl.wikipedia.org/wiki/Mostek_Wheatstone%E2%80%99a - dostęp 2026-03-04
  • Wikipedia: "Tensometr" (tensometr jako czujnik rezystancyjny, zależność od odkształcenia), https://pl.wikipedia.org/wiki/Tensometr - dostęp 2026-03-04
  • Wikipedia (EN): "Strain gauge" (zastosowanie w mostku Wheatstone’a i pomiar różnicowy), https://en.wikipedia.org/wiki/Strain_gauge - dostęp 2026-03-04

Materiały:

  • Podstawy metrologii elektrycznej: pomiar napięć różnicowych i mostki pomiarowe
  • Materiały dydaktyczne o czujnikach tensometrycznych i pomiarze odkształceń
  • Noty aplikacyjne producentów wzmacniaczy do mostków tensometrycznych (zero, offset, kalibracja)

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego