電阻式稱重傳感器根據(jù)壓阻原理工作的輸出電壓變化
稱重傳感器是將作用在其上的負載或力轉(zhuǎn)換為電子信號的傳感器或換能器。該電子信號可以是電壓變化、電流變化或頻率變化,具體取決于所使用的稱重傳感器和電路的類型。有許多不同種類的稱重傳感器。
電阻式稱重傳感器根據(jù)壓阻原理工作。當向傳感器施加負載/力/應力時,它會改變其電阻。當施加輸入電壓時,電阻的這種變化會導致輸出電壓的變化。
電容式稱重傳感器的工作原理是電容變化,這是系統(tǒng)在施加電壓時保持一定量電荷的能力。對于普通的平行板電容器,電容與極板的重疊量和極板之間的電介質(zhì)成正比,與極板之間的間隙成反比。
電阻式稱重傳感器如何工作?
稱重傳感器是通過使用附有多個應變儀的彈性構(gòu)件(具有非常高度可重復的偏轉(zhuǎn)模式)制成的。
在上圖所示的這個特定的稱重傳感器中,總共有四個應變計被粘合到稱重傳感器的上表面和下表面。
當負載如上所示施加到電阻式稱重傳感器的主體時,彈性構(gòu)件如圖所示發(fā)生偏轉(zhuǎn),并由于施加的應力而在這些位置產(chǎn)生應變。結(jié)果,兩個應變儀處于壓縮狀態(tài),而另外兩個處于拉伸狀態(tài)。
在測量過程中,重量作用在稱重傳感器的金屬彈簧元件上并導致彈性變形。該應變(正或負)通過安裝在彈簧元件上的應變儀(SG)轉(zhuǎn)換為電信號。最簡單的稱重傳感器類型是帶有應變儀的彎曲梁。使用惠斯通電橋電路將這種應變/電阻變化轉(zhuǎn)換為與負載成正比的電壓。
惠斯通電橋電路
四個應變計配置為惠斯通電橋配置,連接四個獨立的電阻器,如所謂的惠斯通電橋網(wǎng)絡所示。將激勵電壓(通常為10V)施加到一組角上,并測量其他兩個角之間的電壓差。在沒有施加負載的平衡狀態(tài)下,當四個電阻值緊密匹配時,電壓輸出為零或非常接近零。這就是為什么它被稱為平衡橋電路。
當應變儀連接到的金屬構(gòu)件受到力的作用時,產(chǎn)生的應變會導致一個(或多個)電阻器的電阻發(fā)生變化。電阻的這種變化會導致輸出電壓的變化。在將小的毫伏級信號仔細放大為更高幅度的0-5V或0-10V信號后,可以測量和數(shù)字化輸出電壓的這種微小變化(通常響應于滿載而產(chǎn)生的總變化約為20毫伏)。
這些稱重傳感器已經(jīng)使用了幾十年,可以提供非常準確的讀數(shù),但在制造過程中需要許多繁瑣的步驟
除了彎曲梁之外,還有各種稱重傳感器設計。這包括例如:
·用于高負載的帶有柱形彈簧元件的稱重傳感器
·用于非常高負載的空心圓柱形稱重傳感器
·直接來自測量支架的帶有彈簧元件的稱重傳感器
·環(huán)形扭力傳感器
·剪切梁稱重傳感器
·帶膜片彈簧元件的稱重傳感器。