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称重传感器如何工作?如何使用称重传感器?

2025/7/7 13:00:40 人评论 次浏览 分类:变送器  文章地址:http://www.jczxnmz.cn/tech/6146.html

称重传感器是一种用于测量力的装置。当受到外力作用时,它会在输出端产生一个电信号。应变片式称重传感器是最常见的类型之一,用于测量重量。本文将介绍称重传感器的工作原理及其各项规格。



什么是称重传感器?

称重传感器是一种力传感器(Force Transducer)。传感器是将能量形式转换为可读电信号的装置。具体来说,称重传感器将力转换为可由电子设备读取的电压。日常生活中最常用的称重传感器是应变片式(strain gauge),它几乎存在于所有测量重量的设备中。

称重传感器如何工作?

称重传感器内部包含附着在柔性基底上的极细电阻材料。当外力作用于称重传感器的本体时,柔性基底会发生形变,迫使电阻材料随之变形。由于电阻条的尺寸发生变化,其电阻值也随之改变。

称重传感器内部结构

然而,电阻的变化量相对于材料的原始总电阻来说非常小,通常在1:100的量级。这使得直接测量绝对电阻值非常困难。因此,柔性基底上的电阻材料被排列成一种称为惠斯通电桥(Wheatstone bridge)的电路结构?;菟雇ǖ缜?以其推广者查尔斯·惠斯通爵士命名)是一种钻石形状的电阻排列,每条边上都有一个电阻器,如下图所示:


惠斯通电桥

将一个激励电压施加在钻石形状的两个对角上,就可以从另外一对对角之间读取输出电压信号。通常,在未施加外力时,所有电阻器的阻值都相同?;菟雇ǖ缜诺拿扛觥扒疟邸倍际且桓龅缱璺盅蛊鳌S捎谒械缱瓒枷嗟龋扛銮疟鄣氖涑龅缪挂蚕嗟龋庖馕蹲攀涑鑫?V,因为输出点位于每个分压器的中间。当施加外力时,其中一个电阻的阻值发生变化,从而改变该桥臂上的电压。这导致输出端出现一个微小的电压差。


如何使用称重传感器?

称重传感器的输出电压非常小,并且来自高阻抗源(即电阻分压器)。因此,为了准确读取电压,必须进行信号调理。信号调理电路必须具备高输入阻抗,以免对分压器造成负载效应;同时还需要具备高共模抑制比,因为每个桥臂上的绝对电压是激励电压的一半;此外,还需要有较高的差分增益。这需要使用仪表放大器,它能满足上述所有条件。昌晖仪表给大家展示一个示例电路,使用增益为100的AD620仪表放大器,这意味着每1mV的输入电压将产生100mV的输出。例如,如果电桥的满量程输出为±25mV,则放大器的输出将为±2.5V。

称重传感器信号调理电路

数字信号的称重传感器

为了解决模拟信号称重传感器的使用过程中对技术要求较高的缺点,可以选择UART、RS485等数字量接口的称重传感器,它支持标准的MODBUS-RTU通讯协议,可以方便的连接PLC、电脑、显示??楹臀尴呤ピ壬璞?。

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