Innere Struktur und Funktionsprinzip des Gewichts-/Spannungsmessers
Ein Gewichtssensor ist ein Gerät, das zur Kraftmessung verwendet wird.Der Dehnungsmesser-Wagen-Sensor ist einer der am häufigsten verwendeten Typen zur GewichtsmessungIn diesem Artikel wird das Funktionsprinzip der Wägessensoren und ihre verschiedenen Spezifikationen vorgestellt.
*Was ist ein Gewichtssensor?*
Ein Sensor ist ein Gerät, das eine Form von Energie in ein lesbares elektrisches Signal umwandelt.Ein Wägesensor wandelt Kraft in eine Spannung um, die von elektronischer Ausrüstung abgelesen werden kannDer am häufigsten im täglichen Leben verwendete Gewichtssensor ist der Dehnungsmessgerätetypen, der in fast allen Geräten zur Gewichtsmessung enthalten ist.
**Wie funktioniert ein Gewichtssensor?**
Ein Gewichtssensor besteht aus einem extrem dünnen Widerstandsmaterial, das an einem flexiblen Substrat befestigt ist.die auch das widerstandsfähige Material verformtWenn sich die Abmessungen der Widerstandsspuren ändern, ändert sich auch ihr elektrischer Widerstand.
Die Veränderung des Widerstands ist jedoch im Vergleich zum ursprünglichen Gesamtwiderstand des Materials sehr gering, typischerweise in der Größenordnung von 1:100Das macht es sehr schwierig, den absoluten Widerstand direkt zu messen. Daher wird das Widerstandsmaterial auf dem flexiblen Substrat in einer Schaltkreisstruktur namens Wheatstone-Brücke angeordnet.Die Wheatstone-Brücke (benannt nach ihrem Förderer, Charles Wheatstone) ist eine diamantförmige Anordnung von Widerständen, mit einem Widerstand auf jeder Seite, wie in der folgenden Abbildung gezeigt:
Eine Anregungsspannung wird über ein Paar von entgegengesetzten Ecken der Diamantform angewendet, und das Ausgangsspannungssignal kann vom anderen Paar gelesen werden.Alle Widerstände haben denselben WertDa alle Widerstände gleich sind, ist auch die Ausgangsspannung von jedem Bein gleich, was bedeutet, dass die Differenzleistung 0V beträgt.Da die Ausgangspunkte im Mittelpunkt jedes Teilerpunktes liegenWenn eine äußere Kraft angewendet wird, ändert sich der Widerstand eines der Widerstände, wodurch die Spannung auf diesem Bein verändert wird. Dies führt zu einer kleinen Spannungsdifferenz an der Ausgabe.
**Wie benutzt man einen Gewichtssensor?**
Die Ausgangsspannung eines Wägesensors ist sehr gering und stammt von einer hohen Impedanzquelle (d. h. den Widerstandsdividern).Die Signalkonditionierung ist unerlässlich.Die Signalkonditionierungskette muss eine hohe Eingangsimpedanz aufweisen, um eine Belastung der Trennungen zu vermeiden.ein hohes Abstoßungsverhältnis, da die absolute Spannung auf jedem Bein die Hälfte der Anregungsspannung beträgtDies erfordert den Einsatz eines Instrumentenverstärkers, der alle oben genannten Kriterien erfüllt.Die folgende Abbildung zeigt einen Beispielkreislauf mit einem AD620 Instrumentationsverstärker mit einem Gewinn von 100, d. h. für jede 1 mV Eingangsspannung beträgt der Ausgang 100 mV. Wenn beispielsweise die Vollspannung der Brücke ± 25 mV beträgt, beträgt der Ausgang des Verstärkers ± 2,5 V.
** Digitale Wägesensoren**
Um die technischen Herausforderungen bei der Verwendung analoger Wägesensoren zu überwinden, können digitale Wägesensoren mit Schnittstellen wie UART und RS485 ausgewählt werden.Diese Sensoren unterstützen das Modbus-RTU-Kommunikationsprotokoll., die eine einfache Verbindung zu Geräten wie SPS, Computern, Displaymodulen und drahtlosen Datenübertragungsgeräten ermöglichen.
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