욕실 규모의 3 선로드 셀 및 휘트 스톤 브리지

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벌집으로 무게를 측정하려는 4H 프로젝트에 참여하고 있으며이를 위해 3 선식 부하 센서를 알아 내려고 노력 중입니다.

하나의 욕실 스케일에서 4 개의 3 선 센서 (부하 센서 / 변형 게이지)가 있습니다 (각 센서는 모서리에 있음). 각 센서에는 빨간색, 검은 색 및 흰색 선이 있습니다. 빨간색 와이어와 검은 색 또는 흰색 와이어 사이의 저항은 1k 옴입니다. 흰색 와이어와 검은 색 와이어 사이의 저항은 2k 옴입니다 (로드 셀의 리드와 각각의 리드 사이의 저항은 R-> B = 1K, R-> W = 1K, B-> W = 2k로 사라졌습니다).

이로 인해, 각 3 선식로드 센서는 휘트 스톤 브리지의 1/2 (각 센서는 2 개의 1k 저항 레그를 포함)을 나타냅니다.

단일 휘트 스톤 응용 프로그램을 둘러 볼 수는 있지만 두 휘트 스톤 브리지로 만든 스케일이 어떻게 작동하는지 혼란스러워합니다. 내 질문은 이것이 그렇다면 왜 저울에 두 개의 휘트 스톤 브리지가 필요하다는 것입니다.

load-cell wheatstone-bridge

— 사용자 37997
소스

3 선식 욕실 스케일로드 센서에는 2 개의 저항 요소가 있습니다. 하나는 힘에 민감하고 다른 하나는 그렇지 않습니다. 귀하의 센터 탭은 빨간색 선이지만 힘에 민감한 탭이 R-> B인지 R-> W인지 확실하지 않습니다.

— Dave X

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그 사람은 당신에게 오도의 말을했습니다. 각 센서는 브리지의 절반 일 수 있지만 각 센서를 2/4 또는 2/8 브리지로 생각하고 센서의 가변 저항 부분을 분산하여 균형 잡힌 민감한 브리지를 만들려고합니다. 그것은 당신이 원하는 것을 측정합니다.

— Dave X

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이 욕실 유형의 스케일 센서는 지정되지 않은 시간과 온도 드리프트를 가지고있어 현장 적용에 적합하지 않습니다. 그것들은 각각의 판독 전에 다시 제로화되도록 의도되었으므로 값 비싼 선택을하기 전에 장치를 특성화하는 작업을 수행하십시오.

— KalleMP

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스트레인 게이지 요소에는 포지티브 응력 감지 부분과 네거티브 응력 감지 부분이 있습니다. 응력에 민감한 부분이 브리지의 구조를 불균형 적으로 균형을 잡도록 뒤집어 조심스럽게 배선하면 추가 저항없이 4 개의 센서를 모두 사용할 수 있습니다. http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/ 의 블로그 게시물에 대한 jonk의 링크 에는 Mongo의 다이어그램 (아래에 복사 됨)에 대한 좋은 힌트가 있으며 jonk의 답변에 대한 jonk-user37977 의견도 도움이됩니다.

기본적으로, 휘트 스톤 브리지의 두 대각선 반대쪽은 직렬로 연결된 두 게이지의 양의 스트레인 요소에 의해 형성되는 반면, 브리지의 다른 두 측면은 두 개의 네거티브 스트레인 요소에서 형성됩니다.

모든 포지티브 스트레인 센서의 압축으로 활성 저항이 감소하고 브리지가 균형을 벗어나 균형을 벗어나게되고, 장력이 가해지면 포지티브 스트레인 저항이 증가하여 브릿지가 균형을 벗어나게됩니다.

4 개의 센서를 큰 저항으로 최대 저항으로 연결하고 색상이 일치하며 처음에는 중앙 탭 와이어를 무시합니다. 두 개의 반대쪽 중앙 탭을 E + 및 E-로 선택하고 나머지 두 개의 중앙 탭을 S +, S-로 선택하십시오. 위의 다이어그램에서 여기 전압을 E + / E-에 놓고 S + / S-의 힘에 민감한 전압 차이를 읽습니다.

참조 https://electronics.stackexchange.com/a/75717/30711을 좋은 도식과 의 Arduino 레오나르도 + 3 개 와이어 로드셀 + INA125P - 바운스 아날로그 신호 / 노이즈 휘트 스톤 브리지에 합성 컬러 와이어의 배선도.

편집 : 실제로, OP의 3 개의 와이어로드 셀에 Mongo의 다이어그램과 같이 하나의 활성 스트레인 게이지 만 있는지 확실하지 않습니다. SparkFun의 https://www.sparkfun.com/products/10245 또는 Ebay의 http://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale-Weighing-Sensor-Resistance 의 50kg 로드셀과 같은 경우 -스트레인-하프-브릿지-센서 -50kg- / 251873576571 표면에 압축 및 텐션 게이지가 있습니다. 이베이 사이트에는 다음과 같은 다이어그램이 있습니다.

... 빨강-백색의 양의 스트레인 게이지, 적-검정의 음의 스트레인 게이지를 나타냅니다. (이 다이어그램의 채색 순서는이 그림의 채색 순서와 일치하지 않습니다. 파란색-검정색과 유사한 게이지가 있으며 양의 스트레인 게이지는 오른쪽 쌍이며 왼쪽은 음수입니다.) 센서에서 페이스-투-페이스 커플 링 된 'E'사이의 중심 막대상의 표면은 평행 막대처럼 작용해야하며, 순수한 긴장 상태보다는 압축 및 긴장 상태의 부분을 갖는다. 단면에서 중심의 게이지 막대는 Z 자형 스프링의 일종의 단면입니다. 이 경우, 균주는 서로 반대되며, 잘 제조되면 네거티브 스트레인 부분의 저항 감소는 포지티브 스트레인 부분의 저항 증가를 상쇄하고 총 화이트-블랙 저항은 일정해야합니다. 전압 분배기가 추가 된 부하로 반대 방향으로 움직 이도록 브리지를 설정해야하며, 흰색에서 흰색으로, 검은 색에서 검은 색으로 연결된 4 개의 장치가 위와 같이 작동해야합니다.

위의 사양에 따라 G1 G2, G3, G4와 같은 게이지 1-4가있는 회로도는 G1 및 G3 빨간색에 여기를 적용하고 G2 및 G4 빨간색에서 신호를 읽습니다. G4 게이지에는 약간의 포지티브 스트레인이 G4 + 저항을 증가시키고, 일부 네거티브 스트레인은 G4- 저항을 감소시킵니다. 이상적으로 G4에 25kg을로드하면 2.5V 여기 전압의 0.5mV / V에 비해 Sig + / Sig-에서 1.250mV를 생성하고 R8을 1001 옴으로 늘리고 그림과 같이 R7을 999 옴으로 압축합니다. V1을 20V (= 2 * 10V) 사양까지 올리면 감도가 4 배 증가 할 수 있습니다 (도식 / 시뮬레이터는 매우 시원합니다).

개략도

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

두 개의 장치 만 있으면 하나는 흰색에서 검은 색으로, 흰색에서 검은 색으로 흰색을 연결하여이 두 접점 사이에서 여기 전압을 부과하고 부하가 증가하면 한쪽이 높아지고 다른 쪽이 낮아짐에 따라 빨강의 차이를 읽습니다.

— 데이브 X
소스

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부하가 가해 졌을 때 모든 하프 브리지 센서의 저항이 정확히 동일하게 바뀌면 병렬로 장착 할 수 있음을 알 수 있습니다. 효과적인 종단 간 저항은 2kohm에서 1kohm으로 떨어질 수 있지만 브리지 측정 회로에는 영향을 미치지 않습니다. 두 병렬 장치 사이의 저항에 불일치가 있더라도 중요하지 않은 오류가 발생했습니다.

어쩌면 그들은 두 개의 휘트 스톤 브리지와 두 개의 차동 증폭기를 사용하고 평균을 얻기 위해 내부적으로 신호를 합산했지만 비용이 문제가 될 것이기 때문에 의심합니다.

왜 하프 브리지 2 개와 더미로드 셀 2 개를 사용할 수 없었습니까? 4 개의 하프 브리지를 사용하는 것이 더 저렴하고 정확할 것입니다.

— 앤디 일명
소스

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이것은 대답입니까 아니면 추측입니까? 욕실 저울의 총 무게는 각 지지대의 무게 합계 (동일 할 필요는 없음)이며, 저울을 밟거나 내릴 때 최대 안정성을 위해 4 개의 지지대가 사용됩니다. 따라서 4 개의로드 셀이 사용되며 해당 출력이 합산됩니다.

— Dave Tweed

@DaveTweed 아니오 추측이 아닙니다. 전에 게이지를 병렬로 사용했는데 정상적으로 작동합니다.

— Andy 일명

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그렇다면 모든 "내기", "아마도", "의심 스럽다", "아마도"등을 제거하기 위해 단어를 바꾸는 것은 어떻습니까?

— Dave Tweed

@DaveTweed 그것은 얼마 전 (아마 1990 년경)이었고 오류 항목이 어떻게 펼쳐 졌는지 그리고 비선형 보상이 필요한지 여부를 기억할 수 없습니다. 나는이 지역에 대한 의심을 가지고 있다고 생각하지는 않지만 시뮬레이터 앞에 앉아 있지 않기 때문에 (게으른 방법) 더 확실해질 때까지 그대로 두겠습니다.

— Andy 일명

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오메가가 가능한 설명과 회로도를 논의 할 수 있다고 생각합니다.

최대 감도 및 온도 보상을 얻기 위해 4 개의 스트레인 게이지가 사용됩니다. 게이지 중 두 개는 일반적으로 장력이 있고 두 개는 압축 상태이며 그림 7-2와 같이 보정 조정으로 연결됩니다 (아래 참조). 무게가 가해지면 스트레인이 게이지의 전기 저항을 비례 적으로 변경합니다 짐에.

오메가 스트레인 게이지 다이어그램

위의 설명에 대한 오메가 소스

또한 2010 년부터 도움이 될만한 블로그를 찾았습니다.
3 선식 스케일 게이지 해킹에 대한 블로그

— k 크
소스

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블로그 하단의 회로는 가능성처럼 보입니다. 그는 4 개의 3 선식로드 셀이 실제로 큰 휘트 스톤 브리지에 연결되고 흰색은 서로 연결되고 검은 색은 서로 연결되며 빨간색은 E +, E-, S +, S-로 사용된다고 제안합니다. 그렇게 생각하지 마십시오. 나는 그것이 주말 내내 잘 작동하는 것을 볼 것이다. 정보에 대해서 감사드립니다.

— user37997

예, 저도 저의 주목을 받았습니다!

— jonk

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S + & S- (발가락 또는 발 뒤꿈치)에 사용되는 빨간색 전선과 E + 및 E-에 사용되는 전선이 중요한지 궁금합니다.

— user37997

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중요하지 않습니다. 대칭이며 걱정할 PN 접합이 없습니다. 그래도 최대한 활용하려면 회로가 필요할 것입니다. ADC 입력 및 코드 만이 아닙니다.

— jonk

모든 게이지가 모두 인장 상태이거나 모든 게이지가 압축 상태 인 경우 서로 연결을 취소하지 않도록 연결 방법에주의해야합니다. 블로그 포스트 다이어그램은 이것에 대해 좋은 것입니다 .E +와 S- 사이에는 스트레스에 민감한 두 개의 R이 있고 E-와 S + 사이에는 스트레스에 민감한 두 개의 R이 있으며 다른 다리에는 한 쌍의 둔감 한 R이 있습니다. 그런 다음 게이지가 모두 동시에 압축되면 R이 떨어지고 S-가 E +쪽으로 당겨지고 S +가 E-쪽으로 당겨집니다. 또는 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 멋있는.

— Dave X

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이러한 작업을 수행하는 방법은 고정 된 1k 저항을 사용하여 나머지 절반을 구성하여 각 스트레인 게이지를 완전한 휘트 스톤 브리지로 만드는 것입니다. 이 방법으로 저울은 네 모퉁이 각각의 무게를 측정하여 접시에 총 무게를 더합니다.

— 더그
소스