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稱重傳感器如何工作?如何使用稱重傳感器?

閱讀:5發(fā)布時間:2026-8-23

稱重傳感器是一種用于測量力的裝置。當受到外力作用時,它會在輸出端產生一個電信號。應變片式稱重傳感器是見的類型之一,用于測量重量。本文將介紹稱重傳感器的工作原理及其各項規(guī)格。



什么是稱重傳感器?

稱重傳感器是一種力傳感器(Force Transducer)。傳感器是將能量形式轉換為可讀電信號的裝置。具體來說,稱重傳感器將力轉換為可由電子設備讀取的電壓。日常生活中的稱重傳感器是應變片式(strain gauge),它幾乎存在于所有測量重量的設備中。

稱重傳感器如何工作?

稱重傳感器內部包含附著在柔性基底上的極細電阻材料。當外力作用于稱重傳感器的本體時,柔性基底會發(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。

稱重傳感器內部結構

然而,電阻的變化量相對于材料的原始總電阻來說非常小,通常在1:100的量級。這使得直接測量電阻值非常困難。因此,柔性基底上的電阻材料被排列成一種稱為惠斯通電橋(Wheatstone bridge)的電路結構?;菟雇姌?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,每條邊上都有一個電阻器,如下圖所示:


惠斯通電橋

將一個激勵電壓施加在鉆石形狀的兩個對角上,就可以從另外一對對角之間讀取輸出電壓信號。通常,在未施加外力時,所有電阻器的阻值都相同?;菟雇姌虻拿總€“橋臂"都是一個電阻分壓器。由于所有電阻都相等,每個橋臂的輸出電壓也相等,這意味著輸出為0V,因為輸出點位于每個分壓器的中間。當施加外力時,其中一個電阻的阻值發(fā)生變化,從而改變該橋臂上的電壓。這導致輸出端出現(xiàn)一個微小的電壓差。


如何使用稱重傳感器?

稱重傳感器的輸出電壓非常小,并且來自高阻抗源(即電阻分壓器)。因此,為了準確讀取電壓,必須進行信號調理。信號調理電路必須具備高輸入阻抗,以免對分壓器造成負載效應;同時還需要具備高共模抑制比,因為每個橋臂上的電壓是激勵電壓的一半;此外,還需要有較高的差分增益。這需要使用,它能滿足上述所有條件。昌暉儀表給大家展示一個示例電路,使用增益為100的AD620儀表放大器,這意味著每1mV的輸入電壓將產生100mV的輸出。例如,如果電橋的滿量程輸出為±25mV,則放大器的輸出將為±2.5V。

稱重傳感器信號調理電路

數(shù)字信號的稱重傳感器

為了解決模擬信號稱重傳感器的使用過程中對技術要求較高的缺點,可以選擇UART、RS485等數(shù)字量接口的稱重傳感器,它支持標準的MODBUS-RTU通訊協(xié)議,可以方便的連接PLC、電腦、顯示模塊和無線數(shù)傳單元等設備。


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