Celdas de carga de 3 cables y puentes de piedra de trigo desde una báscula de baño

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Estoy involucrado en un proyecto 4H que busca tomar algunas medidas de peso con colmenas de abejas y estoy tratando de descubrir algunos sensores de carga de 3 cables para hacer precisamente eso.

Tengo cuatro sensores de 3 cables (sensores de carga / medidores de tensión) de una báscula de baño (cada sensor estaba en una esquina). Cada sensor tiene un cable rojo, negro y blanco. La resistencia entre el cable rojo y el cable negro o blanco es de 1 k ohmios. La resistencia entre los cables blanco y negro es de 2k ohmios (la resistencia entre los cables de mis celdas de carga y cada uno se salió con R- > B = 1K, R- > W = 1K, B- > W = 2k) .

Debido a esto, me dijeron que cada sensor de carga de 3 cables representa la mitad de un puente de Wheatstone (cada sensor que contiene dos patas de resistencia de 1 k).

Puedo entender mejor la aplicación de wheatstone, pero estoy confundido sobre cómo funcionaría una báscula cuando está hecha de dos puentes de wheatstone. Mi pregunta es, si esto es así, ¿por qué una báscula requeriría dos puentes de Wheatstone (recuerde que los cuatro sensores de 3 cables provienen de una báscula de baño)?

    
pregunta user37997

4 respuestas

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Los elementos del medidor de tensión vienen con una parte positiva sensible al estrés y una parte negativa sensible al estrés. Si los cablea con cuidado dándoles la vuelta para que las partes sensibles al estrés desequilibren constructivamente el puente, puede usar los cuatro sensores sin ninguna resistencia adicional. El enlace de jonk a la publicación del blog en enlace tiene una buena pista con el diagrama de Mongo (copiado a continuación), y el jonk - user37977 comentarios sobre la respuesta de jonk también ayudan.

Básicamente, dos lados diagonalmente opuestos de un puente de piedra de trigo están formados por elementos de tensión positiva de dos medidores cableados en serie, mientras que los otros dos lados del puente se forman a partir de los dos elementos de tensión negativa. >

Con la compresión en todos los sensores de tensión positiva, las resistencias activas se reducen, y el puente se desequilibra en una dirección, y bajo tensión, las resistencias de tensión positiva aumentan, haciendo que el puente se desequilibre en la otra dirección. .

Cableeloscuatrosensoresenunanillograndeconresistenciamáxima,haciendocoincidirloscoloreseinicialmenteignorandoloscablesdelatomacentral.ElijadostomascentralesopuestascomoE+yE-,ylasdostomascentralesrestantescomoS+,S-.ColoquelatensióndeexcitaciónenlaE+/E-deldiagramaanterioryleaunadiferenciadetensiónsensiblealafuerzaenS+/S-.

Consulte enlace para obtener un buen esquema y Arduino Leonardo + 3 wire Cells Load + INA125P - Señal de ruido / ruido analógico para un cableado Diagrama de los cables de colores combinados en un puente de piedra de trigo.

Edit: En realidad, no estoy seguro si las celdas de carga de tres cables de OP tienen solo un medidor de tensión activo como en el diagrama de Mongo. Si son como la celda de carga de 50 kg de enlace de SparkFun o enlace deben tener un medidor de compresión y tensión ambos en la superficie superior . El sitio de Ebay tiene un diagrama como:

...loqueindicaunindicadordetensiónpositivoenelrojo-blanco,yunatensiónnegativaenelrojo-negro.(tengaencuentaqueelordendecoloraciónenestediagramanocoincideconelordendecoloraciónenestaimagen.Tengouncalibresimilarconcoloresazul-rojo-negro,yelcalibredetensiónpositivoeselparderecho,negativoalaizquierda).Lasuperficieenlabarracentralentrelas'E'sacopladascaraacaraenelsensordebeactuarcomounabarraparalelaytieneporcionesbajocompresiónybajotensión,enlugardepuramentebajotensión.Enlaseccióntransversal,labarracalibradaenelcentroesunaespeciedepiezatransversalenunresorteenformadeZ.Enestecaso,lasdeformacionesseoponenentresíy,sisefabricanbien,lareduccióndelaresistenciaenlaporcióndedeformaciónnegativacompensaráelaumentodelaresistenciaenlaporcióndedeformaciónpositivaylaresistenciatotaldeblancoynegrodebeserconstante.Todavíasenecesitaconfigurarelpuenteparaquelosdivisoresdevoltajesemuevanendireccionesopuestasconunacargaadicional,y4dispositivosconectadosenuncircuitodeblancoablancoydenegroanegrodeberíanfuncionarcomoseindicóanteriormente.

Aquíhayunesquemaconlosindicadores1-4comoG1G2,G3,G4segúnlasespecificacionesanteriores,aplicandounaexcitaciónenlosrojosG1yG3,yleyendolasseñalesdelosrojosG2yG4.ElmedidorG4secargaunpococonunatensiónpositivaqueaumentalaresistenciadeG4+,yunatensiónnegativaquereducelaresistenciadeG4.Idealmente,cargarG4con25kgproduciría0.5mV/Vvecessuvoltajedeexcitaciónde2.5V,produciendo1.250mVatravésdeSig+/Sig-,yestirandoR8a1001ohmiosycomprimiendoR7a999ohmioscomosemuestra.Unopodríaaumentarlasensibilidadenunfactorde4alaumentarV1hastalaespecificaciónde20V(=2*10V)(elesquema/simuladoresbastantebueno).

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Con solo dos dispositivos, uno debe conectar blanco a negro y negro a blanco, imponiendo un voltaje de excitación entre estas dos uniones, y leyendo las diferencias entre los rojos, a medida que la carga incrementada hace que un lado esté arriba y el otro. lado bajo.

    
respondido por el Dave X
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Si todos los sensores de medio puente cambiaron su resistencia exactamente igual cuando se aplicó una carga, ¿pueden ver que podrían montarse en paralelo? La resistencia efectiva de extremo a extremo caería de 2 kohm a 1 kohm, pero Eso no tiene importancia para un circuito de medición de puente. Incluso si hay disparidades en la resistencia entre dos dispositivos paralelos, apostaría a que el error introducido sea insignificante.

Tal vez usaron dos puentes de wheatstone y dos amplificadores diferenciales y sumaron las señales internamente para obtener un promedio, pero lo dudo porque el costo sería un problema para ellos.

¿Por qué no podían usar dos medios puentes y dos celdas de carga falsas? Probablemente sea más barato y más preciso usar cuatro medios puentes.

    
respondido por el Andy aka
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Creo que Omega puede discutir una posible explicación y un esquema.

  

Se utilizan cuatro galgas extensiométricas para obtener la máxima sensibilidad y compensación de temperatura. Dos de los medidores están generalmente en tensión y dos en compresión, y están cableados con ajustes de compensación como se muestra en la Figura 7-2 (ed: ver más abajo). Cuando se aplica peso, la tensión cambia la resistencia eléctrica de los medidores en proporción a la carga.

Fuente de Omega para la descripción anterior

También encontré un blog de 2010 que también podría ayudar.
Blog sobre piratería de calibres de escala de tres hilos

    
respondido por el jonk
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La forma en que haces que esto funcione es hacer que cada calibre de deformación se convierta en un puente de wheatstone completo utilizando resistencias fijas de 1k para completar la otra mitad. De esta manera, las básculas toman el peso en cada una de las cuatro esquinas y las suman para dar el peso total en el plato.

    
respondido por el Doug

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