3-провідні навантажувальні осередки та мости із пшеничного каменю із шкали ванної кімнати


10

Я беру участь у проекті 4H, який бажає зробити кілька вимірювань ваги з бджолиними вуликами і намагаюся розібратися з деякими 3-провідними датчиками навантаження, щоб зробити саме це.

У мене є чотири трипровідні датчики (датчики навантаження / тензодатчики) від однієї шкали ванної кімнати (кожен датчик був на куті). Кожен датчик має червоний, чорний та білий провід. Опір між червоним дротом і чорним або білим дротом становить 1 к Ом. Опір між білим і чорним проводами становить 2 к Ом (опір між відведеннями на моїх навантажувальних комірках і кожним відійшов з R-> B = 1K, R-> W = 1K, B-> W = 2k).

Через це мені сказали, що кожен 3-провідний датчик навантаження являє собою 1/2 моста Wheatstone (кожен датчик містить дві ноги опору 1 к).

Я можу обернутися головою навколо єдиного додатку з пшеничного каменю, але мене бентежить, як буде працювати масштаб, коли зроблений з двох мостів із пшеничного породу. Моє запитання: якщо це так, то чому для масштабу потрібні два мости пшениці (пам’ятайте, усі чотири трипроводні датчики прийшли від однієї шкали ванної кімнати)?


Трижильні датчики навантаження на вагу мають два резистивні елементи, один з них чутливий до сили, а другий - ні. У вашому центрі крана є червоний провід, але незрозуміло, чи чутливим до сили є R-> B або R-> W.
Дейв Х

1
Людина сказав вам щось оманливе. Кожен датчик міг би бути половиною мосту, але ви можете подумати про кожен датчик як дві чверті або дві вісімки мосту, і ви хочете розподілити частини сенсорів зі змінним опором, щоб створити збалансований, чутливий міст що вимірює те, що ви хочете.
Дейв X

1
Пам’ятайте, що ці датчики шкали типу ванної кімнати мають не визначений час та температуру, тому не ідеально підходять для застосування на місці. Вони призначені для повторного нуля перед кожним читанням, тому виконайте певну роботу, що характеризує пристрої, перш ніж робити дорогий вибір.
KalleMP

Відповіді:


13

Елементи тензорезистора поставляються із позитивно чутливою до стресу частиною та негативно сприйнятливою до стресу частиною. Якщо обережно підключити їх, обертаючи їх, щоб ділянки, чутливі до напруги, конструктивно врівноважували міст, ви можете використовувати всі чотири датчики без зайвих резисторів. Посилання jonk на допис у блозі за адресою http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/ має добрий натяк на діаграму Монго (скопійовано нижче), а також допоможуть коментарі jonk - користувача37977 щодо відповіді jonk.

В основному, дві діагонально-протилежні сторони мосту з пшеничного каменю утворені позитивно-деформаційними елементами двох датчиків, з'єднаних послідовно, в той час як інші дві сторони мосту формуються з двох негативно-деформаційних елементів.

При стисненні на всіх датчиках позитивного деформації активні опори знижуються, і він виводить міст з рівноваги в один бік, а під напругою опір позитивного деформації зростає, виводячи міст з рівноваги в інший бік.

Зображення Мондо з допису в блозі

Підключіть усі чотири датчики у велике кільце з максимальним опором, відповідним кольором та спочатку ігноруючи центральні дроти. Виберіть два протилежні центральні крани, як E + і E-, а решта два центральні крани як S +, S-. Поставте напругу збудження на E + / E- із наведеної діаграми та прочитайте різкості напруги, що залежать від сили, через S + / S-.

Дивіться https://electronics.stackexchange.com/a/75717/30711, щоб отримати гарну схему, і Arduino Leonardo + 3 провідних навантажувальних осередків + INA125P - Аналоговий сигнал / відмов / шум для схеми підключення кольорових проводів, що поєднуються в мост пшеничного каменю .

Редагувати: Насправді я не впевнений, чи мають три проволочні комірки ОП лише один активний датчик напруги, як на схемі Монго. Якщо вони схожі на 50-кілограмовий навантажувач від https://www.sparkfun.com/products/10245 або http://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale-Weighing-Sensor-Resistance, на 50 кг -Стрин-напівмостові датчики-50 кг- / 251873576571 вони, мабуть, мають датчик стиснення та натягу як на верхній поверхні. На сайті Ebay є така схема:

трижильний навантажувальний елемент на 50 кг ... що вказує на показник позитивного деформації на червоно-білому, а негативний - на червоно-чорний. (зауважте, що порядок фарбування на цій діаграмі не відповідає порядку фарбування на цьому малюнку. У мене аналогічний показник із синьо-червоно-чорним кольором, а позитивний тензометр - це права пара, від’ємник ліворуч.) Поверхня на центральній смузі між лицьовою стороною, зчепленою 'E' в датчику, повинна діяти як паралельна планка і має ділянки під стисненням і під напругою, а не чисто під напругою. У поперечному перерізі мірний брусок у центрі є своєрідним поперечним шматочком пружини у формі Z. У цьому випадку штами протистоять один одному, і, якщо їх добре продукують, зменшення опору в негативній деформаційній частині компенсує збільшення стійкості в позитивній порції деформації, а загальний опір біло-чорного має бути постійним. Ще потрібно встановити міст так, щоб розділювачі напруги рухалися в протилежних напрямках із додатковим навантаженням, і 4 пристрої, підключені до петлі біло-білого та чорно-чорного, повинні працювати як вище.

Ось схема з вимірювальними датчиками 1-4, як G1 G2, G3, G4 за вищезазначеними специфікаціями, застосовуючи збудження на червоні G1 та G3 та зчитуючи сигнали від червоних G2 та G4. Датчик G4 трохи завантажений позитивним деформацією, що збільшує опір G4 +, і деяким негативним деформацією, що знижує опір G4. В ідеалі завантаження G4 на 25 кг призвело б до 0,5 мВ / В, що перевищує його напруга збудження 2,5 В, виробляючи 1,250 мВ через Sig + / Sig-, а розтягнення R8 до 1001 Ом і стискання R7 до 999 Ом, як показано. Можна було б підвищити чутливість в 4 рази, збільшивши V1 до 20В (= 2 * 10В) специфікації (схема схематичного / симулятора досить крута.)

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Маючи лише два пристрої, слід підключити біло-чорне та чорно-біле, наклавши напругу збудження між цими двома переходами та зчитуючи різниці в червоних кольорах, оскільки збільшення навантаження тягне одну сторону високо, а іншу сторону низьку.


3

Якщо всі датчики напівмостового монтажу змінили опір точно так само, коли було застосовано навантаження, ви можете бачити, що вони могли бути встановлені паралельно - ефективний кінцевий опір знизиться з 2 кОм до 1 кгм, але це не має наслідків для мостової схеми вимірювання. Навіть якщо існують розбіжності в опорі між двома паралельними пристроями, я б став би на те, що введена помилка є незначною.

Можливо, вони використали два мости з пшеничного каменю та два диференціальних підсилювача і внутрішньо підсумували сигнали, щоб отримати середній показник, але я сумніваюся, оскільки вартість буде для них проблемою.

Чому вони не могли використовувати два напівмости та дві пустушки? Можливо, дешевше і точніше використовувати чотири напівмости.


2
Це відповідь чи здогад? Загальна вага за шкалою для ванної - це сума ваг на кожній опорі (які не обов'язково рівні), і чотири опори використовуються для максимальної стійкості при наступі на шкалу або поза нею. Тому використовуються чотири навантажувальні комірки, і їх результати підсумовуються відповідним чином.
Дейв Твід

@DaveTweed Ні, це не здогад. Раніше я паралельно використовував датчики, і вони добре працюють.
Енді ака

2
Тоді як щодо переформулювання цього слова, щоб усунути всі "я ставлю ставку", "можливо", "я сумніваюся", "напевно" тощо?
Дейв Твід

@DaveTweed Це був деякий час тому (напевно, приблизно в 1990 році), і я не можу пригадати, як виправились помилки і чи потрібна вона нелінійна компенсація чи ні. Я не думаю, що цього було, але, враховуючи мої сумніви в цій галузі і тому, що я не сиджу перед тренажером, щоб перевірити (лінивий шлях), я збираюся залишити його таким, яким він є, поки не буду впевнений.
Енді ака

1

Я думаю, що Омега може обговорити можливе пояснення та схематично.

Для отримання максимальної чутливості та компенсації температури використовуються чотири тензодатчики. Два датчики, як правило, знаходяться в напрузі, а два - при стисненні, і їх проводять з регулюванням компенсації, як показано на рисунку 7-2 (ред .: див. Нижче). до вантажу.

Діаграма вимірювання тензогенних омега

Джерело з Omega для вищеописаного опису

Я також знайшов блог з 2010 року, який теж може допомогти.
Блог про злому трипровідних вимірювальних приладів


1
схема знизу блогу виглядає як можливість. Він припускає, що чотири 3-провідні навантажувальні клітини насправді підключаються до великого мостового пшеничного мосту, з білими проводами, чорними з'єднаними між собою, а червоні використовуються як E +, E-, S +, S-. Ніколи про це не думали. Я побачу, що це працює (сподіваюсь, на вихідні). Дякую за інформацію.
користувач37997

Так, і цей привернув мою увагу!
jonk

1
Цікаво, чи має значення, які червоні дроти використовуються для S + & S- (палець або п'ята) та які використовуються для E + & E-?
користувач37997

1
Не має значення. Це симетрично, і немає PN-переходів, для яких слід турбуватися. Напевно, вам знадобиться схема, щоб максимально використати її. Не тільки введення та код АЦП.
jonk

Якщо всі датчики напружені, або всі датчики стиснуті, вам слід бути обережними, як ви їх з'єднуєте, щоб вони не скасовували один одного. Діаграма блогу хороша з цього приводу - Є два стреси, що чутливі до стресу, між E + і S-, і два R-чутливі до стресу між E- і S +, з парними нечутливими на інших лапах. Потім, якщо датчики всі стискаються одночасно, R падає, а S- тягнеться до E +, а S + тягнеться до E-. Або навпаки з напругою. Класно.
Дейв Х

0

Як ви працюєте з цією роботою, - це зробити кожен деформаційний потяг у повний міст пшеничного каменю за допомогою фіксованих резисторів 1 к, щоб скласти другу половину. Таким чином ваги приймають вагу на кожному з чотирьох кутів і додають їх, щоб надати загальну вагу на тарілці.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.