Các tế bào tải 3 dây và cầu đá lúa mì từ quy mô phòng tắm

Tôi đang tham gia vào một dự án 4H đang tìm cách thực hiện một số phép đo trọng lượng với tổ ong và tôi đang cố gắng tìm ra một số cảm biến tải 3 dây để làm điều đó.

Tôi có bốn cảm biến 3 dây (cảm biến tải / đồng hồ đo biến dạng) từ một thang đo phòng tắm (mỗi cảm biến ở một góc). Mỗi cảm biến có một dây màu đỏ, đen và trắng. Điện trở giữa dây đỏ và dây đen hoặc trắng là 1k ohms. Điện trở giữa các dây trắng và đen là 2k ohms (điện trở giữa các đạo trình trên các ô tải của tôi và mỗi dây đi với R-> B = 1K, R-> W = 1K, B-> W = 2k).

Bởi vì điều này, tôi được cho biết mỗi cảm biến tải 3 dây đại diện cho 1/2 cây cầu Wheatstone (mỗi cảm biến chứa hai chân kháng 1k).

Tôi có thể tập trung vào ứng dụng đá lúa mì đơn lẻ nhưng tôi bối rối không biết quy mô sẽ hoạt động như thế nào khi được làm từ hai cây cầu đá lúa mì. Câu hỏi của tôi là, nếu điều này là như vậy, tại sao một cái cân lại cần hai cây cầu Wheatstone (hãy nhớ rằng, tất cả bốn cảm biến 3 dây đều đến từ một quy mô phòng tắm)?

Các phần tử đo biến dạng đi kèm với một phần nhạy cảm với căng thẳng tích cực và một phần nhạy cảm với căng thẳng tiêu cực. Nếu bạn nối chúng cẩn thận bằng cách lật chúng xung quanh để các phần nhạy cảm ứng suất làm mất cân bằng cầu một cách xây dựng, bạn có thể sử dụng tất cả bốn cảm biến mà không cần thêm điện trở. liên kết của jonk đến bài đăng trên blog tại http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/ có một gợi ý hay với sơ đồ của Mongo (được sao chép bên dưới) và jonk - bình luận của người dùng về câu trả lời của jonk cũng giúp ích.

Về cơ bản, hai mặt đối diện chéo của cây cầu đá lúa mì được hình thành bởi các phần tử biến dạng dương của hai đồng hồ đo có dây nối tiếp, trong khi hai mặt khác của cây cầu được hình thành từ hai phần tử biến dạng âm.

Khi nén trên tất cả các cảm biến biến dạng dương, các điện trở hoạt động bị giảm và nó kéo cầu mất cân bằng một chiều, và dưới sức căng, các điện trở biến dạng dương tăng lên, kéo cầu mất cân bằng theo cách khác.

Dây tất cả bốn cảm biến trong một vòng lớn với điện trở tối đa, màu sắc phù hợp và ban đầu bỏ qua các dây vòi trung tâm. Chọn hai vòi trung tâm đối diện là E + và E- và hai vòi trung tâm còn lại là S +, S-. Đặt điện áp kích thích lên E + / E- từ sơ đồ trên và đọc chênh lệch điện áp nhạy với lực trên S + / S-.

Xem /electronics//a/75717/30711 để biết sơ đồ tốt và Arduino Leonardo + 3 tế bào tải dây + INA125P - Bounce / nhiễu tín hiệu tương tự để biết sơ đồ nối dây của dây màu kết hợp với cầu nối lúa mì .

Chỉnh sửa: Trên thực tế, tôi không chắc chắn nếu ba ô tải dây của OP chỉ có một máy đo biến dạng hoạt động như trong sơ đồ của Mongo. Nếu chúng giống như tế bào tải 50kg từ https://www.sparkfun.com/products/10245 hoặc Ebay's http://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale- Weighing-Sensor-Resistance -Strain-Half-Bridge-Sensors-50kg- / 251873576571 họ mught có lực nén và lực căng cả trên bề mặt trên cùng. Trang web Ebay có sơ đồ như:

... chỉ ra máy đo biến dạng dương trên màu đỏ-trắng và biến dạng âm trên màu đỏ-đen. (lưu ý rằng thứ tự tô màu trong sơ đồ này không khớp với thứ tự tô màu trong hình này. Tôi có một thước đo tương tự với các màu xanh-đỏ-đen và thước đo biến dạng dương là cặp bên phải, âm ở bên trái.) bề mặt trên thanh trung tâm giữa hai mặt đối mặt 'E' trong cảm biến sẽ hoạt động giống như một thanh song song và có các phần chịu nén và dưới sức căng, thay vì hoàn toàn dưới sức căng. Trong mặt cắt ngang, thanh đo ở trung tâm là loại mảnh chéo trong một lò xo hình chữ Z. Trong trường hợp này, các chủng đối lập nhau, và, nếu được sản xuất tốt, việc giảm điện trở ở phần biến dạng âm sẽ bù đắp cho sự tăng sức đề kháng ở phần biến dạng dương và tổng trở kháng trắng đen không đổi. Người ta vẫn cần thiết lập cầu để các bộ chia điện áp di chuyển theo hướng ngược lại với tải thêm và 4 thiết bị có dây trong một vòng trắng-trắng và đen-đen nên hoạt động như trên.

Đây là sơ đồ với các đồng hồ đo 1-4 như G1 G2, G3, G4 theo các thông số kỹ thuật trên, áp dụng kích thích trên màu đỏ G1 và G3 và đọc các tín hiệu tắt màu đỏ G2 và G4. Máy đo G4 được tải một chút với một số biến dạng tích cực làm tăng sức đề kháng của G4 + và một số biến dạng âm làm giảm sức đề kháng của G4-. Lý tưởng nhất là tải G4 với 25kg sẽ tạo ra 0,5mV / V nhân với điện áp kích thích 2,5V của nó, tạo ra 1,250mV trên Sig + / Sig- và kéo dài R8 thành 1001 ohms và nén R7 thành 999 ohms như được hiển thị. Người ta có thể tăng độ nhạy lên gấp 4 lần bằng cách tăng V1 lên đến thông số kỹ thuật 20V (= 2 * 10V) (Điều sơ đồ / giả lập là khá tuyệt.)

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Chỉ với hai thiết bị, người ta nên nối từ trắng sang đen và đen sang trắng, đặt điện áp kích thích từ giữa hai điểm nối này và đọc sự khác biệt giữa các màu đỏ, khi tải tăng kéo một bên cao và bên kia thấp.

Nếu tất cả các cảm biến nửa cầu thay đổi điện trở giống hệt nhau khi tải được áp dụng, bạn có thể thấy rằng chúng có thể được gắn song song - điện trở đầu cuối hiệu quả sẽ giảm từ 2 kohm xuống 1 kohm nhưng đó là không có hậu quả đối với mạch đo cầu. Ngay cả khi có sự chênh lệch về điện trở giữa hai thiết bị song song thì tôi đặt cược vào lỗi được giới thiệu là không đáng kể.

Có thể họ đã sử dụng hai cây cầu đá lúa mì và hai bộ khuếch đại vi sai và tổng hợp các tín hiệu bên trong để lấy trung bình nhưng tôi nghi ngờ điều đó bởi vì chi phí sẽ là một vấn đề đối với họ.

Tại sao họ không thể sử dụng hai nửa cầu và hai tế bào tải giả? Có lẽ rẻ hơn và chính xác hơn khi sử dụng bốn nửa cầu.

Tôi nghĩ Omega có thể thảo luận về một lời giải thích có thể và sơ đồ.

Bốn thiết bị đo biến dạng được sử dụng để đạt được độ nhạy và bù nhiệt độ tối đa. Hai trong số các đồng hồ đo thường căng thẳng, và hai trong khi nén và được nối dây với các điều chỉnh bù như trong Hình 7-2 (ed: xem bên dưới.) Khi trọng lượng được áp dụng, biến dạng thay đổi điện trở của đồng hồ đo theo tỷ lệ để tải.

Nguồn từ Omega cho mô tả ở trên

Tôi cũng tìm thấy một blog từ năm 2010 cũng có thể giúp đỡ.
Blog về hack đồng hồ đo quy mô ba dây

Làm thế nào bạn thực hiện những công việc này là làm cho mỗi biến thể căng thẳng thành một cây cầu đầy đủ bằng cách sử dụng điện trở 1k cố định để tạo nên nửa kia. Bằng cách này, cân lấy trọng lượng ở mỗi bốn góc và thêm chúng lên để cho tổng trọng lượng trên đĩa.