Banyo ölçeğinden 3 telli yük hücreleri ve wheatstone köprüleri


10

Arı kovanları ile bazı ağırlık ölçümleri yapmak isteyen bir 4H projesi ile ilgileniyorum ve bunu yapmak için bazı 3 telli yük sensörleri anlamaya çalışıyorum.

Bir banyo tartısından (her sensör bir köşede) dört adet 3 telli sensöre (yük sensörleri / gerinim ölçerler) sahibim. Her sensörün kırmızı, siyah ve beyaz bir kablosu vardır. Kırmızı kablo ile siyah veya beyaz kablo arasındaki direnç 1k ohm'dur. Beyaz ve siyah teller arasındaki direnç 2k ohm'dur (yük hücrelerimdeki ve her biri R-> B = 1K, R-> W = 1K, B-> W = 2k ile direnç arasındaki direnç).

Bu nedenle, her 3 telli yük sensörünün bir Wheatstone köprüsünün 1/2'sini temsil ettiği söylendi (her sensör iki 1k direnç ayağı içerir).

Başımı tek wheatstone uygulamasının etrafında bulabilirim, ancak iki wheatstone köprüsünden yapıldığında bir ölçeğin nasıl çalışacağı konusunda kafam karıştı. Benim sorum, eğer öyleyse, bir ölçek neden iki Wheatstone köprüsü gerektiriyor (hatırlayın, dört 3 telli sensörün hepsi tek bir banyo ölçeğinden geliyor)?


Üç telli banyo ölçekli yük sensörlerinde biri dirençli diğeri değil iki direnç elemanı vardır. Sizinkiyle orta musluk kırmızı teldir, ancak kuvvete duyarlı olanın R-> B mi yoksa R-> W mi olduğu belirsizdir.
Dave X

1
Kişi size yanıltıcı bir şey söyledi. Her sensör bir köprünün yarısı olabilir, ancak her sensörü bir çeyrek veya bir köprünün sekizde biri olarak düşünmek isteyebilirsiniz ve dengeli, hassas bir köprü oluşturmak için sensörlerin değişken direnç kısımlarını dağıtmak isteyebilirsiniz. ne istediğini ölçer.
Dave X

1
Bu banyo tipi ölçek sensörlerinin belirtilmemiş zaman ve sıcaklık sapmasına sahip olduğunu unutmayın, bu nedenle yerinde uygulamalar için ideal değildir. Her okumadan önce yeniden sıfırlanması amaçlanmıştır, bu nedenle pahalı seçimler yapmadan önce cihazları karakterize etmek için bazı çalışmalar yapın.
KalleMP

Yanıtlar:


13

Gerinim ölçer elemanları, pozitif olarak strese duyarlı bir bölüm ve negatif strese duyarlı bir bölüm ile gelir. Strese duyarlı kısımlar köprü yapısını dengesiz hale getirecek şekilde çevreleyerek dikkatlice bağlarsanız, dört sensörü de ekstra direnç olmadan kullanabilirsiniz. jonk'un http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/ adresindeki blog gönderisine bağlantısı , Mongo'nun diyagramıyla (aşağıda kopyalanmıştır) iyi bir ipucuna sahiptir ve jonk - jonk'un cevabı hakkındaki user37977 yorumları da yardımcı olur.

Temel olarak, bir wheatstone köprüsünün çapraz olarak zıt iki tarafı, seri olarak bağlanmış iki göstergenin pozitif-gerinim elemanları tarafından oluşturulurken, köprünün diğer iki tarafı, iki negatif-gerinim elemanından oluşur.

Tüm pozitif gerinim sensörlerinde sıkıştırma ile aktif dirençler azalır ve köprüyü bir şekilde dengeden çeker ve gerginlik altında, pozitif gerinim dirençleri artar ve köprüyü diğer yoldan dengeden çeker.

Mondo adlı kullanıcının blog yazısından resmi

Dört sensörü de maksimum dirençle, renkleri eşleştirerek ve başlangıçta orta kademe tellerini göz ardı ederek büyük bir halkaya bağlayın. E + ve E- olarak iki karşıt orta musluk ve geri kalan iki orta musluk S +, S- olarak seçin. Uyarım voltajını yukarıdaki şemadan E + / E- üzerine yerleştirin ve S + / S- boyunca kuvvete duyarlı voltaj farkını okuyun.

Bkz https://electronics.stackexchange.com/a/75717/30711 iyi şematik ve çok çaba isteyen Leonardo + 3 tel Yük hücresi + INA125P - Analog Sinyal sıçrama / gürültü Wheatstone köprüsü içine birleştirilmesi renkli tellerin bir bağlantı şeması için.

Düzenleme: Aslında, OP üç tel yük hücreleri Mongo diyagramında olduğu gibi sadece bir aktif gerinim ölçer varsa emin değilim. SparkFun'un https://www.sparkfun.com/products/10245 veya Ebay'in http://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale-Weighing-Sensor-Resistance'dan 50 kg yük hücresi gibiyseler -Strain-Half-bridge-Sensors-50kg- / 251873576571 , üst yüzeyde bir sıkıştırma ve gerginlik mastarına sahip olduklarını gördüler. Ebay sitesi aşağıdaki gibi bir şemaya sahiptir:

üç telli 50kg yük hücresi ... bu, kırmızı-beyaz üzerinde pozitif bir gerinim ölçer ve kırmızı-siyah üzerinde negatif bir gerinim olduğunu gösterir. (Bu şemadaki renk sırasının bu resimdeki renk sırasına uymadığına dikkat edin. Mavi-kırmızı-siyah renklerle benzer bir ölçere sahibim ve pozitif gerinim ölçer sağ çift, solda negatif.) Ölçülen sensördeki yüz yüze birleştirilmiş 'E'ler arasındaki orta çubuktaki yüzey paralel bir çubuk gibi hareket etmeli ve sadece gerilim altında değil, sıkıştırma altında ve gerilim altında kısımlara sahip olmalıdır. Enine kesitte, merkezdeki mastar çubuğu Z-şekilli bir yaydaki bir çeşit çapraz parçadır. Bu durumda, suşlar birbirine karşıdır ve iyi üretilirse negatif gerinim bölümündeki direncin azaltılması, pozitif gerinim bölümündeki direncin artmasını dengeleyecektir ve toplam beyaz-siyah direnci sabit olmalıdır. Gerilim bölücülerin ek yük ile zıt yönlerde hareket etmesi için köprüyü kurmaya ihtiyaç vardır ve beyazdan beyaza ve siyahtan siyaha bir döngüde kablolanmış 4 cihaz yukarıdaki gibi çalışmalıdır.

Yukarıdaki özelliklere göre 1-4 G1 G2, G3, G4 gibi göstergeleri olan, G1 ve G3 kırmızılarına bir uyarma uygulayan ve G2 ve G4 kırmızılarından gelen sinyalleri okuyan bir şema. G4 göstergesine, G4 + direncini artıran bir miktar pozitif suş ve G4 direncini azaltan bir miktar negatif suş yüklenir. İdeal olarak, G4'ün 25 kg ile yüklenmesi, 2.5V uyarma voltajının 0.5mV / V katı, Sig + / Sig- boyunca 1.250mV üretecek ve R8'i 1001 ohm olacak şekilde gerecek ve gösterildiği gibi R7 ila 999 ohm sıkıştıracaktır. V1'i 20V (= 2 * 10V) spesifikasyonuna kadar artırarak hassasiyeti 4 kat arttırabilir (Şematik / simülatör şey oldukça havalı.)

şematik

bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik

Sadece iki cihazla, bu iki kavşak arasında bir uyarma voltajı uygulayarak ve kırmızılar arasındaki farkları okuyarak, artan yük bir tarafı yüksek, diğer tarafı alçak çektiğinden, beyazdan siyaha ve siyahtan beyaza kanca yapılmalıdır.


3

Tüm yarım köprü sensörleri bir yük uygulandığında direncini tam olarak değiştirdiyse, paralel olarak monte edilebileceklerini görebiliyorsunuz - etkili uçtan uca direnç 2 kohm'dan 1 kohm'a düşecekti, ancak bir köprü ölçüm devresinin bir sonucu yoktur. İki paralel cihaz arasındaki dirençte eşitsizlikler olsa bile, ortaya çıkan hatanın önemsiz olduğuna bahse girerim.

Belki iki wheatstone köprüsü ve iki diferansiyel amplifikatör kullandılar ve ortalama almak için sinyalleri dahili olarak topladılar, ancak bundan şüpheliyim çünkü maliyet onlar için bir sorun olurdu.

Neden iki yarım köprü ve iki kukla yük hücresi kullanamadılar? Dört yarım köprü kullanmak muhtemelen daha ucuz ve daha doğrudur.


2
Bu bir cevap mı yoksa tahmin mi? Bir banyo kantarındaki toplam ağırlık, her bir destek üzerindeki ağırlıkların toplamıdır (zorunlu olarak eşit değildir) ve kantarın üzerine veya dışına çıkarken maksimum stabilite için dört destek kullanılır. Bu nedenle, dört yük hücresi kullanılır ve çıktıları uygun şekilde toplanır.
Dave Tweed

@DaveTweed Hayır, bu bir tahmin değil. Göstergeleri daha önce paralel olarak kullandım ve iyi çalışıyorlar.
Andy aka

2
Sonra tüm "Bahis", "Belki", "şüpheliyim", "muhtemelen" vb.
Dave Tweed

@DaveTweed Bir süre önce (muhtemelen 1990'larda) oldu ve hataların nasıl dışlandığını ve doğrusal olmayan telafiye gerek olup olmadığını hatırlayamıyorum. Ben orada olduğunu sanmıyorum ama, bu alanda şüphelerim göz önüne alındığında ve kontrol etmek için (tembel yol) bir simülatörün önünde oturmuyorum çünkü daha emin oluncaya kadar olduğu gibi bırakacağım.
Andy aka

1

Bence Omega olası bir açıklama ve şemayı tartışabilir.

Maksimum hassasiyet ve sıcaklık telafisi elde etmek için dört gerinim ölçer kullanılır. Göstergelerin ikisi genellikle gerginlikte ve ikisi sıkıştırmadadır ve Şekil 7-2'de gösterildiği gibi telafi ayarlamaları ile kablolanmıştır (ed: aşağıya bakınız.) Ağırlık uygulandığında, gerilim, göstergelerin elektrik direncini orantılı olarak değiştirir. yük.

Omega gerinim ölçer diyagramı

Yukarıdaki açıklama için Omega'dan kaynak

Ayrıca 2010'dan da yardımcı olabilecek bir blog buldum.
Üç telli ölçek göstergelerini hacklemeyle ilgili blog


1
blogun alt kısmındaki devre bir olasılık gibi görünüyor. Dört telli dört yük hücresinin büyük bir wheatstone köprüsüne bağlandığını, beyazların birbirine bağlandığı, siyahların birbirine bağlandığı ve kırmızıların E +, E-, S +, S- olarak kullanıldığını öne sürüyor. Bunu asla düşünmedim. Bunun işe yaradığını göreceğim (umarım hafta sonu). Bilgi için teşekkürler.
user37997

Evet, o da benim dikkatimi çekti!
jonk

1
Acaba S + & S- (ayak parmağı veya topuk) için hangi kırmızı tellerin kullanıldığının ve E + & E- için hangilerinin kullanıldığının önemi var mı?
user37997

1
Önemli değil. Simetriktir ve endişelenecek PN bağlantıları yoktur. Yine de, bundan en iyi şekilde yararlanmak için bir devreye ihtiyacınız olacaktır. Sadece bir ADC girişi ve kodu değil.
jonk

Tüm göstergelerin tümü gerginse veya tüm göstergeler sıkıştırılmışsa, bunları nasıl bağladığınıza dikkat etmelisiniz, böylece birbirlerini iptal etmemelidirler. Blog yazı diyagramı bu konuda iyi - E + ve S- arasında strese duyarlı iki R ve E- ve S + arasında strese duyarlı iki R, diğer bacaklarda eşleştirilmiş duyarsız olanlar var. Daha sonra, göstergelerin tümü aynı anda sıkıştırılırsa, R düşer ve S- E + 'ya, S + E-' ye doğru çekilir. Ya da tam tersi gerginlik. Güzel.
Dave X

0

Bu işi nasıl yaptığınız, diğer yarıyı oluşturmak için sabit 1k dirençler kullanarak her bir gerinim ölçüsünü tam bir wheatstone köprüsüne dönüştürmektir. Bu şekilde teraziler dört köşenin her birindeki ağırlığı alır ve plakadaki toplam ağırlığı vermek için toplar.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.