โหลดเซลล์แบบ 3 สายและสะพานวีตสโตนจากระดับห้องน้ำ

ฉันเกี่ยวข้องกับโครงการ 4H ที่ต้องการวัดน้ำหนักด้วยลมพิษผึ้งและพยายามหาเซ็นเซอร์โหลด 3 สายเพื่อทำเช่นนั้น

ฉันมีเซ็นเซอร์ 3 สายสี่เส้น (เซ็นเซอร์โหลด / เกจวัดความเครียด) จากระดับห้องน้ำหนึ่งอัน (เซ็นเซอร์แต่ละตัวอยู่ที่มุมหนึ่ง) เซ็นเซอร์แต่ละตัวมีสายสีแดงดำและขาว ความต้านทานระหว่างสายสีแดงและสายสีดำหรือสีขาวคือ 1k โอห์ม ความต้านทานระหว่างสายสีขาวและสีดำคือ 2k ohms (ความต้านทานระหว่างสายนำบนโหลดเซลล์ของฉันและแต่ละเส้นหลุดออกมาด้วย R-> B = 1K, R-> W = 1K, B-> W = 2k)

ด้วยเหตุนี้ฉันจึงถูกบอกให้เซ็นเซอร์โหลด 3 สายแต่ละตัวแทน 1/2 ของสะพานวีตสโตน (เซ็นเซอร์แต่ละตัวที่มีขาต้านทาน 1k สองตัว)

ฉันจะเอาหัวไปรอบ ๆ แอปพลิเคชั่นวีตสโตนเดียว แต่ฉันสับสนว่าเครื่องชั่งจะทำงานอย่างไรเมื่อสร้างจากสะพานวีทสโตนสองแห่ง คำถามของฉันคือถ้าเป็นเช่นนั้นทำไมเครื่องชั่งถึงต้องใช้สองวีทสโตนบริดจ์ (จำไว้ว่าเซ็นเซอร์ 3 สายทั้งสี่มาจากเครื่องชั่งในห้องน้ำเดียว)

องค์ประกอบมาตรวัดความเครียดมาพร้อมกับส่วนที่ไวต่อความเครียดบวกและส่วนที่ไวต่อความเครียด หากคุณต่อสายอย่างระมัดระวังโดยการพลิกพวกเขาไปรอบ ๆ เพื่อให้ส่วนที่ไวต่อความเครียดไม่สมดุลของสะพานอย่างสร้างสรรค์คุณสามารถใช้เซ็นเซอร์ทั้งสี่ตัวได้โดยไม่ต้องมีตัวต้านทานเพิ่มเติมใด ๆ ลิงก์ของ jonk ไปยังโพสต์บล็อกที่http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/มีคำแนะนำที่ดีกับแผนภาพของ Mongo (คัดลอกด้านล่าง) และ jonk - user37977 ความคิดเห็นเกี่ยวกับคำตอบของ jonk ก็ช่วยได้เช่นกัน

โดยทั่วไปแล้วทั้งสองฝั่งตรงข้ามของสะพานวีทสโตนจะถูกสร้างขึ้นโดยองค์ประกอบเชิงบวกของเกจสองสายในซีรีส์ในขณะที่อีกสองด้านของสะพานเกิดขึ้นจากองค์ประกอบเชิงลบทั้งสอง

ด้วยการบีบอัดของเซ็นเซอร์แรงดันบวกทั้งหมดความต้านทานเชิงแอ็กทีฟจะลดลงและจะดึงสะพานออกจากสมดุลทางเดียวและภายใต้ความตึงเครียดแรงต้านความเครียดบวกจะเพิ่มขึ้นดึงบริดจ์ออกจากสมดุลอีกทาง

สายเซ็นเซอร์ทั้งสี่ในวงแหวนขนาดใหญ่ที่มีความต้านทานสูงสุดสีที่เข้าคู่กันและไม่สนใจสายลวดแตะที่จุดศูนย์กลาง เลือกก๊อกกึ่งกลางตรงข้ามสองอันเป็น E + และ E- และก๊อกกลางสองอันที่เหลือเป็น S +, S- ใส่แรงดันไฟฟ้าจากการกระตุ้นบน E + / E- จากแผนภาพด้านบนและอ่านความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่ไวต่อแรงกดข้าม S + / S-

ดูhttps://electronics.stackexchange.com/a/75717/30711สำหรับวงจรที่ดีและArduino Leonardo + โหลดเซลล์ 3 สาย + INA125P - สัญญาณตีกลับ / สัญญาณอะนาล็อกสำหรับแผนภาพการเดินสายไฟของสายไฟสีรวมเข้ากับสะพานวีตสโตน

แก้ไข: จริง ๆ แล้วฉันไม่แน่ใจว่าโหลดเซลล์สามสายของ OP มีเกจวัดความเครียดเพียงแอคทีฟเดียวในแผนภาพของ Mongo หากพวกเขาเป็นเหมือนโหลดเซลล์ 50 กก. จากhttps://www.sparkfun.com/products/10245ของ SparkFun หรือhttp://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale-Weighing-Sensor-Resistance -Strain-Half-bridge-Sensors-50kg- / 251873576571พวกมันน่าจะมีแรงอัดและเกจวัดแรงตึงทั้งบนพื้นผิวด้านบน ไซต์ Ebay มีแผนภาพดังนี้:

... ซึ่งระบุมาตรวัดความเครียดเป็นบวกบนสีแดงขาวและลบความเครียดบนแดงดำ (โปรดสังเกตว่าลำดับการระบายสีในแผนภาพนี้ไม่ตรงกับลำดับการระบายสีในภาพนี้ฉันมีเกจที่คล้ายกันกับสีน้ำเงิน - แดง - ดำและมาตรวัดความเครียดบวกคือคู่ที่เหมาะสมลบด้านซ้าย) เกจ พื้นผิวบนแถบกึ่งกลางระหว่างตัวต่อตัวคู่ 'E ในเซ็นเซอร์ควรทำหน้าที่เป็นแท่งขนานและมีส่วนภายใต้การบีบอัดและภายใต้ความตึงเครียดแทนที่จะเป็นภายใต้ความตึงเครียดอย่างหมดจด ในหน้าตัดแถบวัดที่อยู่ตรงกลางเป็นรูปกากบาทในฤดูใบไม้ผลิรูปตัว Z ในกรณีนี้สายพันธุ์ต่อต้านซึ่งกันและกันและหากผลิตได้ดี การลดความต้านทานในส่วนความเครียดเชิงลบจะชดเชยการเพิ่มขึ้นของความต้านทานในส่วนความเครียดบวกและความต้านทานสีขาวดำทั้งหมดควรจะคงที่ ยังคงต้องติดตั้งสะพานเพื่อให้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามพร้อมกับโหลดที่เพิ่มขึ้นและอุปกรณ์ 4 สายในห่วงสีขาวเป็นสีขาวและสีดำเป็นสีดำควรทำงานดังกล่าวข้างต้น

นี่คือแผนผังที่มีมาตรวัด 1-4 เท่ากับ G1 G2, G3, G4 ตามข้อกำหนดข้างต้นใช้ความตื่นเต้นกับสีแดง G1 และ G3 และอ่านสัญญาณจาก G2 และ G4 สีแดง เกจวัด G4 ถูกโหลดไปเล็กน้อยพร้อมกับสายพันธุ์บวกที่เพิ่มความต้านทาน G4 + และความเครียดเชิงลบบางตัวลดความต้านทาน G4- จะเป็นการดีที่การโหลด G4 กับ 25 กก. จะผลิต 0.5mV / V คูณแรงดันไฟฟ้า 2.5V ของมันสร้างกระแส 1.250mV ข้าม Sig + / Sig- และยืด R8 ให้เป็น 1001 ohms และบีบอัด R7 ถึง 999 ohms ดังที่แสดง หนึ่งสามารถเพิ่มความไวโดยปัจจัย 4 โดยการเพิ่ม V1 ถึง 20V (= 2 * 10V) สเปค (สิ่งที่วงจร / จำลองค่อนข้างเย็น)

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ด้วยอุปกรณ์เพียงสองชิ้นเราควรเชื่อมต่อสีขาวเป็นสีดำและสีดำเป็นสีขาวทำให้เกิดแรงกระตุ้นจากทางแยกทั้งสองและอ่านความแตกต่างของสีแดงเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นจะดึงสูงด้านหนึ่งและอีกด้านหนึ่งต่ำ

หากเซ็นเซอร์ฮาล์ฟบริดจ์ทั้งหมดเปลี่ยนความต้านทานของพวกเขาเหมือนกันเมื่อโหลดถูกนำไปใช้คุณจะเห็นว่าพวกเขาสามารถติดตั้งในแบบคู่ขนาน - ความต้านทานแบบ end-to-end ที่มีประสิทธิภาพจะลดลงจาก 2 kohm เป็น 1 kohm ไม่มีผลต่อวงจรการวัดสะพาน แม้ว่าจะมีความแตกต่างในการต่อต้านระหว่างสองอุปกรณ์ที่ขนานกันแล้วฉันจะเดิมพันกับข้อผิดพลาดที่แนะนำว่าไม่มีนัยสำคัญ

บางทีพวกเขาอาจใช้สะพานวีทสโตนสองแห่งและแอมพลิฟายเออร์ต่าง ๆ สองตัวและสรุปสัญญาณภายในเพื่อให้ได้ค่าเฉลี่ย แต่ฉันสงสัยว่าเพราะค่าใช้จ่ายจะเป็นปัญหาสำหรับพวกเขา

ทำไมพวกเขาไม่สามารถใช้สะพานสองครึ่งและโหลดเซลล์จำลองสองตัวได้ อาจถูกกว่าและแม่นยำกว่าในการใช้สะพานครึ่งสี่

ฉันคิดว่าโอเมก้าอาจพูดถึงคำอธิบายและแผนผังที่เป็นไปได้

เกจวัดความเครียดสี่แบบใช้เพื่อให้ได้ความไวแสงสูงสุดและการชดเชยอุณหภูมิ โดยทั่วไปแล้วเกจสองตัวจะอยู่ในรูปแบบความตึงและสองตัวในการบีบอัดและมีการต่อสายพร้อมการปรับค่าชดเชยดังแสดงในรูปที่ 7-2 (ed: ดูด้านล่าง) เมื่อนำน้ำหนักมาใช้ความเครียดจะเปลี่ยนค่าความต้านทานไฟฟ้าของเกจ เพื่อโหลด

แหล่งที่มาจากโอเมก้าสำหรับคำอธิบายข้างต้น

ฉันยังพบบล็อกจากปี 2010 ที่อาจช่วยได้เช่นกัน
บล็อกเกี่ยวกับการแฮกมาตรวัดระดับสามสาย

วิธีที่คุณทำงานเหล่านี้คือทำให้แต่ละสายพันธุ์วัดเป็นสะพานวีทสโตนแบบเต็มโดยใช้ตัวต้านทาน 1k แบบคงที่เพื่อประกอบอีกครึ่งหนึ่ง วิธีนี้เครื่องชั่งจะใช้น้ำหนักในแต่ละมุมทั้งสี่และเพิ่มขึ้นเพื่อให้น้ำหนักรวมบนจาน