3-przewodowe ogniwa obciążnikowe i mostki z kamienia pszenicznego z wagi łazienkowej

Jestem zaangażowany w projekt 4H, który chce wykonać pomiary masy uli pszczół i próbuję znaleźć 3-przewodowe czujniki obciążenia, aby to zrobić.

Mam cztery 3-przewodowe czujniki (czujniki obciążenia / tensometry) z jednej wagi łazienkowej (każdy czujnik był w rogu). Każdy czujnik ma czerwony, czarno-biały przewód. Rezystancja między przewodem czerwonym a przewodem czarnym lub białym wynosi 1 k omów. Rezystancja między białymi i czarnymi drutami wynosi 2 kiloomy (rezystancja między przewodami na moich ogniwach obciążeniowych i każdy z nich wypadł z R-> B = 1K, R-> W = 1K, B-> W = 2k).

Z tego powodu powiedziano mi, że każdy 3-przewodowy czujnik obciążenia reprezentuje 1/2 mostka Wheatstone'a (każdy czujnik zawiera dwie nogi oporowe 1k).

Mogę skupić się na pojedynczym zastosowaniu kamienia pszenicznego, ale jestem zdezorientowany, jak działałaby skala po złożeniu z dwóch mostów z kamieni pszenicznych. Moje pytanie brzmi: jeśli tak, to dlaczego waga wymagałaby dwóch mostków Wheatstone'a (pamiętaj, że wszystkie cztery czujniki 3-przewodowe pochodziły z jednej wagi łazienkowej)?

Elementy tensometru mają część dodatnio wrażliwą na stres i część ujemnie wrażliwą na stres. Jeśli ostrożnie je okablujesz, odwracając je, aby części wrażliwe na stres konstruktywnie równoważyły ​​mostek, możesz użyć wszystkich czterech czujników bez dodatkowych rezystorów. Link jonka do posta na blogu pod adresem http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/ ma dobrą wskazówkę dotyczącą diagramu Mongo (skopiowanego poniżej), a także pomoc użytkownika jonk - komentarze użytkownika 37977 do odpowiedzi jonka.

Zasadniczo dwie przeciwległe po przekątnej strony mostka z kamienia pszennego są utworzone przez elementy o dodatnim naprężeniu dwóch mierników połączonych szeregowo, podczas gdy pozostałe dwa boki mostka są utworzone z dwóch elementów o ujemnym naprężeniu.

Dzięki kompresji na wszystkich czujnikach dodatniego odkształcenia, aktywne rezystancje są zmniejszone, a to powoduje wyciągnięcie mostu z równowagi w jedną stronę, a pod napięciem zwiększa się rezystancja dodatniego odkształcenia, z drugiej strony wyciągając most z równowagi.

Połącz wszystkie cztery czujniki w duży pierścień o maksymalnej rezystancji, dopasowując kolory i początkowo ignorując środkowe druty. Wybierz dwa przeciwległe dotknięcia środkowe jako E + i E-, a pozostałe dwa środkowe dotknięcia jako S +, S-. Umieść napięcie wzbudzenia na E + / E- z powyższego schematu i odczytaj różnicę napięcia wrażliwą na siłę na S + / S-.

Zobacz https://electronics.stackexchange.com/a/75717/30711, aby uzyskać dobry schemat, a ogniwa obciążeniowe z drutu Arduino Leonardo + 3 + INA125P - analogowe odbicie / szum sygnału dla schematu połączeń kolorowych drutów łączących się w mostek z kamieni pszenicy.

Edycja: Właściwie nie jestem pewien, czy trzy drutowe ogniwa obciążnikowe OP mają tylko jeden aktywny tensometr jak na schemacie Mongo. Jeśli są jak ogniwo obciążeniowe 50 kg z https://www.sparkfun.com/products/10245 Sparkfun lub http://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale-Weighing-Sensor-Resistance -Train-Half-bridge-Sensors-50kg- / 251873576571, które mają, mają wskaźnik kompresji i napięcia zarówno na górnej powierzchni. Witryna Ebay ma następujący schemat:

... co wskazuje na dodatni tensometr na czerwono-białym i ujemny na czerwono-czarny. (zwróć uwagę, że kolejność kolorowania na tym schemacie nie zgadza się z kolejnością kolorowania na tym obrazie. Mam podobny miernik z kolorami niebiesko-czerwono-czarnymi, a dodatnim miernikiem odkształcenia jest prawa para, a ujemna po lewej.) powierzchnia na środkowym pasku między połączonymi „E” twarzą w twarz w czujniku powinna działać jak równoległy pasek i ma części pod naciskiem i pod napięciem, a nie tylko pod napięciem. W przekroju poprzecznym miarka na środku jest rodzajem poprzeczki w sprężynie w kształcie litery Z. W tym przypadku szczepy są sobie przeciwne, a jeśli są dobrze produkowane, zmniejszenie rezystancji w części ujemnego odkształcenia zrównoważy wzrost rezystancji w części dodatniej odkształcenia, a całkowity biało-czarny opór powinien być stały. Nadal należy ustawić mostek, aby dzielniki napięcia poruszały się w przeciwnych kierunkach z dodatkowym obciążeniem, a 4 urządzenia podłączone w biało-białej i czarno-czarnej pętli powinny działać jak powyżej.

Oto schemat z miernikami 1-4 jako G1 G2, G3, G4 zgodnie z powyższymi specyfikacjami, wzbudzanie czerwonych G1 i G3 oraz odczytywanie sygnałów z czerwonych G2 i G4. Wskaźnik G4 jest nieco obciążony pewnym dodatnim odkształceniem zwiększającym oporność na G4 +, a niektóre ujemnym odkształceniem zmniejszającym oporność na G4. Najlepiej byłoby, gdyby obciążenie G4 25 kg wytworzyło 0,5 mV / V razy jego napięcie wzbudzenia 2,5 V, wytwarzając 1,250 mV w poprzek Sig + / Sig- i rozciągając R8 do 1001 omów i kompresując R7 do 999 omów, jak pokazano. Czułość można zwiększyć czterokrotnie, zwiększając V1 do specyfikacji 20 V (= 2 * 10 V) (Schemat / symulator jest całkiem fajny.)

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Za pomocą tylko dwóch urządzeń należy podłączyć biało-czarne i czarno-białe, przykładając napięcie wzbudzające pomiędzy tymi dwoma skrzyżowaniami i odczytując różnice między czerwonymi, ponieważ zwiększone obciążenie pociąga jedną stronę wysoko, a drugą niską.

Gdyby wszystkie czujniki półmostkowe zmieniły swoją rezystancję dokładnie tak samo, gdy przyłożono obciążenie, czy widzisz, że można by je zamontować równolegle - efektywny rezystancja od końca do końca spadłaby z 2 kohm do 1 kohm, ale jest to bez konsekwencji dla mostkowego obwodu pomiarowego. Nawet jeśli istnieją różnice w oporności między dwoma równoległymi urządzeniami, postawiłbym się na to, że wprowadzony błąd jest nieznaczny.

Być może użyli dwóch mostków z kamieni pszenicznych i dwóch wzmacniaczy różnicowych i zsumowali sygnały wewnętrznie, aby uzyskać średnią, ale wątpię w to, ponieważ koszt byłby dla nich problemem.

Dlaczego nie mogli użyć dwóch pół-mostów i dwóch atrapy ogniw obciążeniowych? Prawdopodobnie tańsze i dokładniejsze jest użycie czterech pół-mostów.

Myślę, że Omega może omówić możliwe wyjaśnienie i schemat.

Cztery tensometry wykorzystywane są w celu uzyskania maksymalnej czułości i kompensacji temperatury. Dwa z mierników są zwykle w stanie naprężenia, a dwa w stanie ściskania, i są połączone przewodowo z korektami kompensacji, jak pokazano na rysunku 7-2 (wyd .: patrz poniżej). Po przyłożeniu ciężaru odkształcenie zmienia proporcjonalnie oporność elektryczną czujników do obciążenia.

Źródło Omega dla powyższego opisu

Znalazłem również blog z 2010 roku, który może również pomóc.
Blog na temat hakowania trójprzewodowych mierników skali

Jak sprawisz, aby te prace działały, spraw, aby każdy napinacz stał się mostem z pełnego ziarna pszenicy, używając stałych rezystorów 1k, aby uzupełnić drugą połowę. W ten sposób waga bierze ciężar z każdego z czterech rogów i sumuje je, aby dać całkowitą wagę na talerzu.