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称重传感器基础

摘要:铭翰亚诚称重传感器、荷重传感器基础知识及原理。

称重传感器是可以将压力转换为电信号的物理元件(如果需要技术,也可以是传感器)。

那是什么意思呢?称重传感器可以通过三种主要方式将施加的力转换为可测量的读数。

最后(尽管还有许多其他较不常见的称重传感器设置),还有一个应变计称重传感器,它是一个机械元件,通过(一个或多个)应变计的变形来感测力。

称重传感器贴片

在条形应变计称重传感器中,将单元设置为“ Z”形,以便将扭矩施加到条上,并且单元上的四个应变计将测量弯曲变形,两个将测量压缩率,两个将测量张力。当在惠斯通电桥构造中设置这四个应变计时,很容易从应变计精确测量电阻的微小变化。

大多数应变计称重传感器以非常相似的方式工作,但尺寸,材料和机械设置可能会有所不同,这可能导致每个称重传感器具有不同的最大载荷和灵敏度。有关一些可能的称重传感器机械设置,请查阅有关称重传感器设置的连接指南。

称重传感器测试图

应变计基础

应变计是一种测量电阻变化的设备,该电阻响应于施加在该设备上的应变(或压力或力或您想要称呼的任何东西)并与电阻成比例。最常见的应变计由非常细的金属丝或箔制成,并以网格图案设置,使得在一个特定方向上施加应变时电阻线性变化,最常见的情况是在基座上电阻为120Ω,350Ω和1,000Ω。

规格

每个应变计对应变具有不同的敏感性,其定量表示为应变系数(GF)。规格系数定义为电阻的分数变化与长度(应变)的分数变化之比。(金属应变计的应变系数通常约为2。)

应变的微小变化

我们建立了一个应变计称重传感器并测量电阻的变化,一切都很好,对吧?没那么快。应变测量很少涉及大于几个毫漏的量(e \ cdot 10 ^ {-3})(应变的理想单位,但仍然很小)。

让我们举个例子:假设您施加了500µε的应变。应变系数为2的应变仪的电阻变化仅为:

2 *(500 * 10 ^-^ 6)= 0.1%

对于120Ω的量规,此变化仅为0.12Ω。0.12Ω的变化很小,对于大多数设备而言,实际上是无法检测到的,更不用说准确检测了。因此,我们将需要另一种可以精确测量电阻的微小变化的设备(扰流器:它们非常昂贵),或者可以吸收很小的电阻变化并将其转变为可以精确测量的设备。

放大器和惠斯通电桥

利用惠斯通电桥来减小电阻的微小变化并将其变成更可以测量的一种好方法。惠斯通电桥是由四个电阻构成的,施加了已知的电压,如下所示:

称重传感器原理图

其中Vin是已知的恒定电压,然后测量所得的Vout。如果  R1 / R2 = R3 / R4,则Vout为0,但是如果其中一个电阻的值发生变化,则Vout将产生可以测量的变化,并由以下公式使用欧姆定律控制:

Vout = [(R3 /(R3 + R4)-R2 /(R1 + R2))] * Vin

通过用应变计替换惠斯通电桥中的电阻器之一,我们可以轻松地测量Vout的变化并将其用于评估施加的力。

全桥应变电路

组合称重传感器基础

但是,如果您没有带有四个应变计的称重传感器,会发生什么?还是您想要测量某些规模很大的东西?您可以使用荷重传感器组合器分线板组合四个单个应变计荷重传感器(有时称为荷重传感器)!

使用相同的惠斯通电桥原理,您可以使用组合器将单个应变式称重传感器组合成惠斯通电桥配置,在惠斯通电桥配置中,将施加到所有四个单个应变式称重传感器上的力相加,以提供更高的最大负载和更好的精度不只是一个 组合器可以连接到同一放大器,以便于测量。


         
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