Sel muatan 3-kawat dan jembatan wheatstone dari skala kamar mandi

Saya terlibat dengan proyek 4H mencari untuk mengambil beberapa pengukuran berat dengan sarang lebah dan saya mencoba mencari tahu beberapa sensor beban 3-kawat untuk melakukan hal itu.

Saya memiliki empat sensor 3-kawat (sensor beban / pengukur regangan) dari satu skala kamar mandi (masing-masing sensor berada di sudut). Setiap sensor memiliki kabel merah, hitam dan putih. Resistansi antara kabel merah dan kabel hitam atau putih adalah 1 k ohm. Resistansi antara kabel putih dan hitam adalah 2k ohm (resistansi antara lead pada sel beban saya dan masing-masing datang dengan R-> B = 1K, R-> W = 1K, B-> W = 2k).

Karena itu, saya diberi tahu setiap sensor beban 3-kawat mewakili 1/2 dari jembatan Wheatstone (masing-masing sensor berisi dua kaki resistan 1k).

Saya bisa mendapatkan kepala saya di sekitar aplikasi batu gandum tunggal tetapi saya bingung bagaimana skala akan bekerja ketika dibuat dari dua jembatan batu gandum. Pertanyaan saya adalah, jika demikian, mengapa skala membutuhkan dua jembatan Wheatstone (ingat, keempat sensor 3-kawat berasal dari satu skala kamar mandi)?

Elemen-elemen pengukur regangan hadir dengan bagian yang sensitif terhadap stres secara positif dan bagian yang sensitif terhadap stres secara negatif. Jika Anda memasang mereka dengan hati-hati dengan membalikkannya sehingga bagian yang peka terhadap stres tidak seimbang jembatan secara konstruktif, Anda dapat menggunakan keempat sensor tanpa resistor tambahan. Tautan jonk ke posting blog di http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/ memiliki petunjuk yang bagus dengan diagram Mongo (disalin di bawah), dan komentar jonk - user37977 pada jawaban jonk juga membantu.

Pada dasarnya, dua sisi yang berlawanan secara berlawanan dari jembatan batu gandum dibentuk oleh elemen regangan positif dari dua alat pengukur yang dihubungkan secara seri, sedangkan dua sisi jembatan lainnya dibentuk dari dua elemen regangan negatif.

Dengan kompresi pada semua sensor regangan positif, resistansi aktif berkurang, dan itu menarik jembatan tidak seimbang satu arah, dan di bawah tekanan, resistansi regangan positif meningkat, menarik jembatan tidak seimbang dengan cara lain.

Sambungkan keempat sensor dalam cincin besar dengan resistansi maksimum, warna senada, dan awalnya mengabaikan kabel keran tengah. Pilih dua ketukan tengah yang berlawanan sebagai E + dan E-, dan dua ketukan tengah yang berlawanan sebagai S +, S-. Letakkan tegangan eksitasi pada E + / E- dari diagram di atas dan baca perbedaan tegangan peka gaya di S + / S-.

Lihat https://electronics.stackexchange.com/a/75717/30711 untuk skema yang baik dan Arduino Leonardo + 3 kawat Load Cells + INA125P - Analog Bounce / Noise untuk diagram kabel dari kabel berwarna yang bergabung menjadi jembatan batu gandum.

Sunting: Sebenarnya, saya tidak yakin apakah tiga sel beban kawat OP hanya memiliki satu pengukur regangan aktif seperti pada diagram Mongo. Jika mereka seperti sel beban 50kg dari https://www.sparkfun.com/products/10245 atau Ebay's http://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale-Weighing-Sensor-Resistance -Strain-Half-bridge-Sensor-50kg- / 251873576571 mereka harus memiliki pengukur kompresi dan ketegangan baik di permukaan atas. Situs Ebay memiliki diagram seperti:

... yang menunjukkan strain gauge positif pada merah-putih, dan strain negatif pada merah-hitam. (perhatikan bahwa urutan pewarnaan dalam diagram ini tidak cocok dengan urutan pewarnaan dalam gambar ini. Saya memiliki pengukur serupa dengan warna biru-merah-hitam, dan pengukur regangan positif adalah pasangan yang tepat, negatif di sebelah kiri.) The gauged permukaan di bar tengah antara E 'tatap muka digabungkan dalam sensor harus bertindak seperti bar paralel dan memiliki bagian di bawah kompresi dan di bawah ketegangan, bukan murni di bawah ketegangan. Pada potongan melintang, bilah yang diukur di bagian tengah adalah semacam potongan melintang di pegas berbentuk Z. Dalam hal ini, strain saling berseberangan, dan, jika diproduksi dengan baik, pengurangan resistansi pada bagian regangan negatif akan mengimbangi peningkatan resistansi pada regangan regangan positif dan total resistansi putih-hitam harus konstan. Satu masih perlu mengatur jembatan sehingga pembagi tegangan bergerak dalam arah yang berlawanan dengan beban tambahan, dan 4 perangkat kabel dalam lingkaran putih ke putih dan hitam ke hitam harus bekerja seperti di atas.

Berikut adalah skema dengan pengukur 1-4 sebagai G1 G2, G3, G4 per spesifikasi di atas, menerapkan eksitasi pada merah G1 dan G3, dan membaca sinyal dari merah G2 dan G4. Pengukur G4 dimuat sedikit dengan beberapa galur positif meningkatkan resistansi G4 +, dan beberapa galur negatif mengurangi resistansi G4. Idealnya, memuat G4 dengan 25kg akan menghasilkan 0,5mV / V kali tegangan eksitasi 2,5V, menghasilkan 1,250mV di Sig + / Sig-, dan meregangkan R8 menjadi 1001 ohm dan mengompresi R7 ke 999 ohm seperti yang ditunjukkan. Seseorang dapat meningkatkan sensitivitas dengan faktor 4 dengan meningkatkan spesifikasi V1 hingga 20V (= 2 * 10V) (Skematis / simulator cukup keren.)

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Dengan hanya dua perangkat, satu harus menghubungkan putih-ke-hitam dan hitam-ke-putih, memaksakan tegangan eksitasi dari antara dua persimpangan, dan membaca perbedaan melintasi merah, karena peningkatan beban menarik satu sisi tinggi dan sisi lain rendah.

Jika semua sensor setengah jembatan mengubah resistansi mereka persis sama ketika beban diterapkan, dapatkah Anda melihat bahwa mereka dapat dipasang secara paralel - resistansi ujung-ke-ujung yang efektif akan turun dari 2 kohm ke 1 kohm tetapi itu adalah dari tidak ada konsekuensi pada rangkaian pengukuran jembatan. Bahkan jika ada perbedaan dalam resistansi antara dua perangkat paralel maka saya berani bertaruh pada kesalahan yang diperkenalkan menjadi tidak signifikan.

Mungkin mereka menggunakan dua jembatan batu gandum dan dua amplifier diferensial dan menjumlahkan sinyal secara internal untuk mendapatkan rata-rata tetapi saya ragu karena biaya akan menjadi masalah bagi mereka.

Mengapa mereka tidak bisa menggunakan dua jembatan setengah dan dua sel muatan dummy? Mungkin lebih murah dan lebih akurat untuk menggunakan empat setengah jembatan.

Saya pikir Omega dapat membahas penjelasan dan skema yang mungkin.

Empat pengukur regangan digunakan untuk mendapatkan sensitivitas maksimum dan kompensasi suhu. Dua dari pengukur biasanya dalam tegangan, dan dua dalam kompresi, dan dihubungkan dengan penyesuaian kompensasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7-2 (ed: lihat di bawah.) Ketika berat diterapkan, strain mengubah hambatan listrik dari pengukur dalam proporsi ke beban.

Sumber dari Omega untuk deskripsi di atas

Saya juga menemukan blog dari 2010 yang dapat membantu juga.
Blog tentang peretasan alat pengukur skala tiga-kawat

Cara Anda membuat pekerjaan ini adalah membuat setiap regangan mengukur ke jembatan batu gandum penuh dengan menggunakan resistor 1k tetap untuk membentuk setengah lainnya. Dengan cara ini timbangan mengambil bobot pada masing-masing dari keempat sudut dan menambahkannya untuk memberikan bobot total pada piring.