Células de carga de 3 hilos y puentes de piedra de trigo de una báscula de baño

Los elementos de las galgas extensométricas vienen con una parte sensible a la tensión positiva y una parte sensible a la tensión negativa. Si los conecta con cuidado girándolos para que las partes sensibles al estrés desequilibren el puente constructivamente, puede usar los cuatro sensores sin resistencias adicionales. El enlace de jonk a la publicación de blog en http://www.nerdkits.com/forum/thread/900/ tiene una buena pista con el diagrama de Mongo (copiado a continuación), y los comentarios de jonk - user37977 sobre la respuesta de jonk también ayudan.

Básicamente, dos lados opuestos en diagonal de un puente de Wheatstone están formados por los elementos de deformación positiva de dos calibres conectados en serie, mientras que los otros dos lados del puente están formados por los dos elementos de deformación negativa.

Con la compresión en todos los sensores de tensión positiva, las resistencias activas se reducen y desequilibran el puente en un sentido, y bajo tensión, las resistencias de tensión positiva aumentan, desequilibrando el puente en el otro sentido.

Conecte los cuatro sensores en un anillo grande con la máxima resistencia, haciendo coincidir los colores e ignorando inicialmente los cables de la derivación central. Elija dos grifos centrales opuestos como E+ y E-, y los dos grifos centrales restantes como S+,S-. Coloque el voltaje de excitación en E+/E- del diagrama anterior y lea una diferencia de voltaje sensible a la fuerza en S+/S-.

Consulte https://electronics.stackexchange.com/a/75717/30711 para obtener un buen esquema y Arduino Leonardo + 3 wire Load Cells + INA125P – Analog Signal Bounce / Noise para ver un diagrama de cableado de los cables de colores que se combinan en un puente de piedra de trigo.

Editar: en realidad, no estoy seguro de 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 https://www.sparkfun.com/products/10245 de SparkFun o http://www.ebay.com/itm/4pcs-Body-Load-Scale-Weighing-Sensor-Resistance de Ebay -Strain-Half-bridge-Sensors-50kg-/251873576571 deben tener un medidor de compresión y tensión en la superficie superior. El sitio de Ebay tiene un diagrama como:

... lo que indica una galga extensiométrica positiva en el rojo-blanco y una deformación negativa en el rojo-negro. (Tenga en cuenta que el orden de coloreado en este diagrama no coincide con el orden de coloreado en esta imagen. Tengo un indicador similar con colores azul-rojo-negro, y el indicador de tensión positivo es el par derecho, negativo a la izquierda). La superficie en la barra central entre las 'E' acopladas cara a cara en el sensor debe actuar como una barra paralela y tiene porciones bajo compresión y tensión, en lugar de puramente bajo tensión. En sección transversal, la barra calibrada en el centro es una especie de pieza transversal en un resorte en forma de Z. En este caso, las tensiones se oponen entre sí y, si se fabrican bien, la reducción de la resistencia en la porción de deformación negativa compensará el aumento de la resistencia en la porción de deformación positiva y la resistencia total blanco-negro debe ser constante. Todavía se necesita configurar el puente para que los divisores de voltaje se muevan en direcciones opuestas con carga adicional, y 4 dispositivos cableados en un bucle de blanco a blanco y de negro a negro deberían funcionar como se indica arriba.

Aquí hay un esquema con los indicadores 1-4 como G1 G2, G3, G4 según las especificaciones anteriores, aplicando una excitación en los rojos G1 y G3 y leyendo las señales de los rojos G2 y G4. El calibre G4 está un poco cargado con una tensión positiva que aumenta la resistencia G4+ y una tensión negativa que reduce la resistencia G4-. Idealmente, cargar G4 con 25 kg produciría 0,5 mV/V veces su voltaje de excitación de 2,5 V, produciendo 1,250 mV en Sig+/Sig-, y estirando R8 a 1001 ohmios y comprimiendo R7 a 999 ohmios como se muestra. Se podría aumentar la sensibilidad en un factor de 4 al aumentar V1 hasta la especificación de 20 V (= 2 * 10 V) (El esquema/simulador es bastante bueno).

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Con solo dos dispositivos, uno debe conectar el blanco con el negro y el negro con el blanco, imponiendo un voltaje de excitación entre estas dos uniones y leyendo las diferencias a través de los rojos, ya que el aumento de la carga empuja un lado hacia arriba y el otro hacia abajo.

Si todos los sensores de medio puente cambiaran su resistencia exactamente igual cuando se aplicó una carga, ¿puede ver que podrían montarse en paralelo? La resistencia efectiva de extremo a extremo caería de 2 kohm a 1 kohm, pero eso es de ninguna consecuencia para un circuito de medición de puente. Incluso si hay disparidades en la resistencia entre dos dispositivos en paralelo, apostaría a que el error introducido es 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 pudieron usar dos medios puentes y dos celdas de carga ficticias? Probablemente sea más barato y más preciso usar cuatro medios puentes.

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 manómetros suelen estar en tensión y dos en compresión, y están cableados con ajustes de compensación como se muestra en la Figura 7-2 (ed: ver a continuación). Cuando se aplica peso, la deformación cambia la resistencia eléctrica de los manómetros en proporción a la carga

Fuente de Omega para la descripción anterior

También encontré un blog de 2010 que también puede ayudar.
Blog sobre la piratería de medidores de escala de tres hilos

La forma de hacer que funcionen es hacer que cada galga extensométrica se convierta en un puente de piedra de trigo completo mediante el uso de resistencias fijas de 1k para compensar la otra mitad. De esta manera, la báscula toma el peso de cada una de las cuatro esquinas y los suma para dar el peso total en el plato.