Combinación de cuatro celdas de carga de medio puente

Tengo una báscula de cocina que contiene cuatro celdas de carga de medio puente, cada celda asociada a un pie de la báscula.

Quiero hackearlo para usarlo como sensor de presión y vincularlo a un microcontrolador Arduino.

Con la medición de resistencia, deduje que los sensores estaban vinculados usando esta configuración:

mia scale load cell circuit_schéma

Quité la PCB original y conecté los sensores juntos de la misma manera y también a un opamp (INA122) usando las conexiones E+, E-, S+ y S-.

Sin embargo no tengo valores consistentes según el lugar donde se aplica la presión.

Ahora estoy pensando en construir cuatro puentes paralelos, cada uno con una celda de carga y tres resistencias regulares. Cada puente estaría conectado a su propio opamp. Esto permitiría calibrar mejor la salida de cada puente y mejorar el equilibrio entre todos ellos.

  1. ¿Es una buena manera de combinar los sensores y obtener una medición independiente de la posición?
  2. ¿Hay una combinación mejor?

Gracias de antemano.

¿Cuál es el rango de peso que está tratando de cubrir? Para la báscula de cocina, creo que el rango debe ser de 0 a 10 kg, y cada celda de carga suele oscilar entre 0 y 50 kg. Entonces, 4 celdas de carga = 200 kg, que supongo que es demasiado grande para una báscula de cocina.

Respuestas (4)

Para que el puente produzca una salida entre S- y S+, el puente debe "desequilibrarse" cuando se aplica peso. Entonces, si las 4 celdas de carga producen resistencias igualmente crecientes o decrecientes cuando se aplica peso, el puente permanecerá equilibrado y la salida no cambiará.

Si las celdas de carga están dispuestas de manera que las mitades izquierda y derecha del puente se muevan en direcciones opuestas, la diferencia entre S- y S+ aumentará cuando se aplique peso.

Entonces, si entiendo bien, es una consecuencia normal tener una medición diferente cuando la presión se aplica en el centro o cuando se aplica más cerca de una celda de carga específica.
@nesdnuma: No. Si voltea las partes activas/pasivas de las celdas correctamente cuando las conecta al puente, entonces cuando los pesos se traducen físicamente en tensiones y eléctricamente en aumentos de resistencia, puede hacer que se agreguen de manera constructiva y aumentar el desequilibrio de tensión S+/S-. Si tiene (por ejemplo) R7 y R6 intercambiados hacia atrás, de modo que la tensión/resistencia en R7 aumente con el peso/tensión, entonces terminaría reduciendo el valor S+.
... También depende del calibre. Más bien un elemento activo y un elemento compensador de temperatura, algunos medidores tienen dos elementos activos pero de sentido opuesto. Aún así, nedsnuma necesita configurar las polaridades para que el divisor de voltaje E-/S-/E+ se mueva en dirección opuesta al divisor de voltaje E-/S+/E+. Visite electronics.stackexchange.com/a/199470/30711 para

Para obtener la máxima sensibilidad y linealidad, desea tener un puente de Wheatstone con cuatro elementos activos, y no cuatro puentes separados.

Consulte el capítulo AD de Kester sobre circuitos puente para obtener un tratamiento exhaustivo: http://www.analog.com/static/imported-files/seminars_webcasts/49470200sscsect2.PDF

Las 4 galgas extensométricas están todas en tensión en los sensores de la báscula de baño, y deben agruparse 2 cada una en diagonales opuestas, con sus resistencias integrales de compensación de temperatura en las otras dos diagonales.
Vaya, algunos sensores de carga tienen dos medidores de tensión, uno en tensión cuando el otro está en tensión. Todavía puedes construir una piedra de trigo con 8 elementos activos, si tienes cuidado con los signos. Consulte electronics.stackexchange.com/a/199470/30711

Creo que su disposición de cableado está bien. Sin embargo, apostaría a que uno de los medios puentes está cableado al revés.

Para determinar cuál podría estar conectado al revés, conectaría un voltímetro digital a los puntos etiquetados como S+ y S-. Tomaría nota de la lectura sin aplicar presión.

Luego aplicaría el mismo peso conocido a cada esquina (medio puente) uno a la vez.

Si acerté, tres lecturas de voltaje aumentarán (o disminuirán) en una dirección y la cuarta disminuirá (o aumentará). El impar está cableado incorrectamente. Si dos aumentan y dos disminuyen, invertiría el cableado en los decrecientes.

Hice esa prueba, pero cualquiera que sea la celda de carga probada, el voltaje de salida siempre aumenta.
Cuando aplica el mismo peso a cada celda de carga, la salida debe cambiar en la misma cantidad. Las celdas de carga de medio puente son más sensibles a la carga descentrada y a las presiones laterales. Por lo tanto, debe asegurarse de que las cuatro celdas tengan un contacto continuo sobre una superficie plana.
Entonces, ¿cómo es posible tener una medida sin depender de la posición?
Las salidas de las celdas de carga deben coincidir y todo el montaje mecánico y las fuerzas deben coincidir. Si la carga se aplica en el medio entre dos celdas de carga, cada una de ellas recibe la mitad de la carga. A medida que la carga se desplaza hacia una carga, el peso se divide en 40/60, 25/75, etc.

Piense en cada celda de carga como una viga en voladizo con dos galgas extensiométricas (SG). Uno está en la dirección de la deformación, el otro en la dirección de no deformación. Éste actúa como un compensador de temperatura. Porque el SG es un elemento largo de alambre fino de múltiples pliegues que ocupa un área pequeña pegada a la viga. Por lo tanto, la deformación por temperatura puede cambiar su resistencia en muchos %, por lo tanto, no compensa la SG de deformación. Esta visualización le ayudará a encontrar por qué tiene un problema. Es posible que las vigas en voladizo no estén igualadas o que el puente de equilibrio sea incorrecto.

Técnicamente, ambas galgas extensométricas están sometidas a tensión, una en tensión y la otra en compresión. Y esto realmente no responde la pregunta.
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