Circuito digitale per bilance pesapersone: come funziona?

Mi piacerebbe capire come funzionano le bilance pesapersone digitali. Sono stato in grado di capire che ci sono quattro celle di carico a tre fili collegate al ponte di Wheatstone come suggerito di seguito. Le celle di carico hanno tre fili che sembrano essere collegati come se esistessero due resistori (prima cella R1A, R1B; seconda cella R2A, R2B, ecc.). La resistenza delle quattro celle di carico è approssimativamente la stessa, circa 1kΩ e varia leggermente sotto pressione. (Entrambe le resistenze RA e RB cambiano.) Il PCB porta i simboli E +/-, S +/-, che molto probabilmente rappresentano "eccitazione" (tensione di ingresso) e "senso" (tensione di uscita).

Qualcuno può spiegare come funziona questa cosa? Comprendo che il ponte di Wheatstone funge da divisore di tensione e che la differenza di tensione viene misurata tra S + e S-. Tuttavia, non vedo come possa funzionare con le quattro celle di carico collegate in questo modo: se mi posiziono perfettamente sulla bilancia in modo che la pressione sia identica per tutte le celle di carico, la differenza di tensione non cambierebbe. Se la pressione non è la stessa, la differenza di tensione sarà casuale. Qualche idea?? Ho il sospetto che le celle di carico possano essere più complesse di quanto penso. O potrebbe essere qualcos'altro?

Modifica: aggiunta una foto del PCB.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

OK, problema risolto. Il ponte è collegato in questo modo. Solo una resistenza nelle celle di carico è variabile, l'altra è fissa.

Perché la confusione sopra? Stavo misurando la resistenza di una cella di carico che proveniva da una scala diversa. Le cellule sembravano abbastanza simili, quindi ho pensato che fossero uguali. Ma non lo erano! Eureka!

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Ho scoperto che i resistori "A" non sono fissi ma mostrano un cambiamento di resistenza speculare perché subiscono una compressione anziché un allungamento. Questo perché non c'è una semplice flessione dell'arco del braccio metallico, ma, la speciale fissazione del rivetto della parte superiore del braccio, provoca una piegatura a "S" complessa. In questo modo entrambi i sensori possono essere incollati sullo stesso lato di il supporto metallico.Pertanto la connessione del filo rosso è posizionata nel punto medio tra le parti concave (sensore del filo nero) e convesse (sensore del filo bianco) di questa curva.Conclusione: i quattro trasduttori a 3 fili formano un ponte di wheatstone a 8 resistori con effettivamente 8 elementi attivi

Il PCB ha due ponti di Wheatstone (WSB), l'uscita è i 2 cavi rossi (differenziale); Attualmente sto hackerando una bilancia da bagno. Ogni cella d'angolo contiene 2 SG su un lato di una trave a sbalzo con bk, rosso e wh conduce al PCB.

Per la compensazione della temperatura, due estensimetri sono fissati su un lato della trave. Ecco una citazione da Wiki:

"Questa {temperatura} è generalmente compensata dall'introduzione di una resistenza fissa nella gamba di ingresso, per cui la tensione di alimentazione effettiva aumenterà con la temperatura, compensando la diminuzione della sensibilità con la temperatura." La resistenza fissa è l'estensimetro che compensa la temperatura. Si noti che le unità di misura della temperatura comp disponibili in commercio sono in realtà una sagoma e una resistenza fissa.

Non importa come il carico viene applicato ai quattro angoli. Con un "morsetto a C" in un angolo ho osservato una lettura del peso.

i miei due schemi circuitali del ponte di Wheatstone sono mostrati nella Figura 51. Applicazione delle celle di carico delle specifiche dell'amplificatore di strumentazione LMV861. Il collegamento è: black-gnd; bianco-5 V; rossi-V- e V + a LMV861 A1 e A2 (+ ingressi). Produce un'uscita 0-4 V di A4 in un A / D. Le uscite vengono quindi aggiunte.

le parti sono in ordine e forniranno più dati in seguito.

L'immagine mostra il ponte di Wheatstone con 4 celle di carico. Questo è stato simulato usando il circuito Lab come condiviso nel collegamento: celle di carico a 3 fili e ponti in pietra di grano da una bilancia da bagno Simulandolo per la pressione su tutte le celle di carico, il ponte è in realtà in una condizione di squilibrio