Puente de Wheaststone: tipo nulo y de delflexión

El puente de Wheatstone es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o alterna. Estos se utilizan con bastante frecuencia como elemento de conversión de  variables en los sistemas de medición. Producen una salida en la forma de un nivel de voltaje que cambia cuando se modifica el valor de la cantidad física que se mide. Proporcionando un método exacto de medición de valores de resistencia, inductancia y capacitancia, y son capaces de detectar cambios pequeños en estas cantidades en las proximidades del valor nominal que se va a medir.

Para determinar el valor de una resistencia eléctrica bastaría con colocar entre sus extremos una diferencia de potencial (V) y medir la intensidad que pasa por ella (I), pues de acuerdo con la ley de Ohm, R=V/I. Sin embargo, a menudo la resistencia de un conductor no se mantiene constante –variando, por ejemplo, con la temperatura y su medida precisa no es tan fácil. Evidentemente, la sensibilidad del puente de Wheatstone depende de los elementos que lo componen, pero es fácil que permita apreciar valores de resistencias con décimas de ohmio. 

El circuito inicialmente descrito en 1833 por Samuel Hunter Christie (1784-1865). No obstante, fue el Sr. Charles Wheatestone quien le dio muchos usos cuando lo descubrió en 1843. Como resultado este circuito lleva su nombre. Es el circuito más sensible que existe para medir una resistencia. 

La figura 1 esquematiza un puente de Wheatstone tradicional. El puente tiene cuatro ramas resistivas, junto con una fuente de fem (una batería) y un detector de cero, generalmente un galvanómetro u otro medidor sensible a la corriente.

Las resistencias R1 y R3 son resistencias de precisión, R2 es una resistencia variable calibrada, Rx es la resistencia bajo medición y G es un galvanómetro o voltímetro de gran sensibilidad.

Ecuación de puente tipo nulo:

Si variamos R2 hasta que el galvanómetro indique cero corriente, se cumplirá que:

Donde:

Igualando Vac y bc, y eliminando E, se tiene:

Reduciendo:

Despejando Rx, se tiene la ecuación que relaciona las resistencia conocidas para encontrar la desconocida Rx, cuando el puente esté equilibrado o balanceado:

Ecuación de puente tipo deflexión:

En el puente tipo nulo el valor de Vab=0 (el puete se encuentra calibrado), sin embargo en el puete tipo deflexión el voltaje Vab es diferente de cero. Esta características nos permite realizar alguna acción cuando el nivel de voltaje en Vab llegue a un valor determinado. 

El voltaje Vab, se calcula con la ecuación:

Sustituyendo en Vac y Vbc, se tiene:

Como E es común, se tiene por tanto la ecuación final del puente tipo deflexión: