什么是稱(chēng)重傳感器？
稱(chēng)重傳感器是一種力傳感器(Force Transducer)。傳感器是將能量形式轉(zhuǎn)換為可讀電信號(hào)的裝置。具體來(lái)說(shuō)，稱(chēng)重傳感器將力轉(zhuǎn)換為可由電子設(shè)備讀取的電壓。日常生活中最常用的稱(chēng)重傳感器是應(yīng)變片式(strain gauge)，它幾乎存在于所有測(cè)量重量的設(shè)備中。
稱(chēng)重傳感器如何工作？
稱(chēng)重傳感器內(nèi)部包含附著在柔性基底上的極細(xì)電阻材料。當(dāng)外力作用于稱(chēng)重傳感器的本體時(shí)，柔性基底會(huì)發(fā)生形變，迫使電阻材料隨之變形。由于電阻條的尺寸發(fā)生變化，其電阻值也隨之改變。
然而，電阻的變化量相對(duì)于材料的原始總電阻來(lái)說(shuō)非常小，通常在1:100的量級(jí)。這使得直接測(cè)量絕對(duì)電阻值非常困難。因此，柔性基底上的電阻材料被排列成一種稱(chēng)為惠斯通電橋(Wheatstone bridge)的電路結(jié)構(gòu)。惠斯通電橋(以其推廣者查爾斯·惠斯通爵士命名)是一種鉆石形狀的電阻排列，每條邊上都有一個(gè)電阻器，如下圖所示：
將一個(gè)激勵(lì)電壓施加在鉆石形狀的兩個(gè)對(duì)角上，就可以從另外一對(duì)對(duì)角之間讀取輸出電壓信號(hào)。通常，在未施加外力時(shí)，所有電阻器的阻值都相同。惠斯通電橋的每個(gè)“橋臂”都是一個(gè)電阻分壓器。由于所有電阻都相等，每個(gè)橋臂的輸出電壓也相等，這意味著輸出為0V，因?yàn)檩敵鳇c(diǎn)位于每個(gè)分壓器的中間。當(dāng)施加外力時(shí)，其中一個(gè)電阻的阻值發(fā)生變化，從而改變?cè)摌虮凵系碾妷骸＿@導(dǎo)致輸出端出現(xiàn)一個(gè)微小的電壓差。
如何使用稱(chēng)重傳感器？
稱(chēng)重傳感器的輸出電壓非常小，并且來(lái)自高阻抗源(即電阻分壓器)。因此，為了準(zhǔn)確讀取電壓，必須進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。信號(hào)調(diào)理電路必須具備高輸入阻抗，以免對(duì)分壓器造成負(fù)載效應(yīng)；同時(shí)還需要具備高共模抑制比，因?yàn)槊總€(gè)橋臂上的絕對(duì)電壓是激勵(lì)電壓的一半；此外，還需要有較高的差分增益。這需要使用儀表放大器，它能滿(mǎn)足上述所有條件。昌暉儀表給大家展示一個(gè)示例電路，使用增益為100的AD620儀表放大器，這意味著每1mV的輸入電壓將產(chǎn)生100mV的輸出。例如，如果電橋的滿(mǎn)量程輸出為±25mV，則放大器的輸出將為±2.5V。
數(shù)字信號(hào)的稱(chēng)重傳感器
為了解決模擬信號(hào)稱(chēng)重傳感器的使用過(guò)程中對(duì)技術(shù)要求較高的缺點(diǎn)，可以選擇UART、RS485等數(shù)字量接口的稱(chēng)重傳感器，它支持標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS-RTU通訊協(xié)議，可以方便的連接PLC、電腦、顯示模塊和無(wú)線數(shù)傳單元等設(shè)備。
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