称重传感器模块:压力传感器、称重传感器、电子秤模块-HX711人体称重模块应用及原理

2021/11/02 02:05 · 传感器知识资讯 ·  · 称重传感器模块:压力传感器、称重传感器、电子秤模块-HX711人体称重模块应用及原理已关闭评论
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称重传感器模块:压力传感器、称重传感器、电子秤模块-HX711人体称重模块应用及原理实验七十二:人体秤50kg称重传感器模块(电阻应变半桥式)应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件。电阻应变片的工作

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称重传感器模块:压力传感器、称重传感器、电子秤模块-HX711人体称重模块应用及原理

实验七十二:人体秤50kg称重传感器模块(电阻应变半桥式)

应变片
是由敏感栅等构成用于测量应变的元件。电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的,即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应的发生变化,这种现象称为“应变效应”。

为了系列实验和了解应变片,我特意去网上买了一片,就是其体积挺惊人,在包装盒里面好不容易才找到
应变效应
金属导体的电阻值,随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生变化的现象,称之为金属的电阻应变效应。电阻值将发生变化这种现象称为“应变效应”。根据应变效应将应变片粘贴于被测材料上被测材料受到外界作用产生的应变就会传送到应变片上使应变片的电阻值发生变化通过测量应变片电阻值的变化就可得知被测机械量的大小。

应变效应应用范围十分广泛,可测量应变、应力、力矩、位移、加速度、扭矩等物理参量。电阻式应变片应用模式有两种,一是将应变片粘贴于弹性刚体上组成平衡电桥,然后接到转换电路,构成专用应变传感器;二是将应变片粘贴于被测物体上,然后接到专用应变仪直接读取应变量。
电阻应变片
电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的,即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应的发生变化,这种现象称为“应变效应”。半导体应变片是用半导体材料制成的,其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时,其电阻率发生变化的现象。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件,使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上,构件受力后由于测点发生应变,敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化,再由专用仪器测得其电阻变化大小,并转换为测点的应变值。金属电阻应变片品种繁多,形式多样,常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻 应变片。箔式电阻应变片是一种基于应变——电阻效应制成的,用金属箔作为敏感栅的,能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。
称重传感器工作原理
称重传感器是用来将重量信号或压力信号转换成电量信号的转换装置。称重传感器采用金属电阻应变片组成测量桥路,利用金属电阻丝在张力作用下伸长变细,电阻增加的原理,即金属电阻随所受应变而变化的效应而制成的。金属电阻具有阻碍电流流动的性质,同一种金属丝,一般来讲,越是细长,其电阻值就越大。当金属电阻丝受外力作用而伸缩时,其电阻值就会在某一范围内增减。因此,将金属丝(或膜)紧贴在被测物体上,当被测物体受外力而伸缩时,金属电阻丝(膜)也会按比例伸缩,其阻值也会相应变化。称重传感器就是将金属电阻应变片粘贴在金属称重梁上进行测量重量信号的。
桥式测量电路
电阻应变式称重传感器包括两个主要部分,一个是弹性敏感元件:利用它将被测的重量转换为弹性体的应变值;另一个是电阻应变计:它作为传感元件将弹性体电阻应变式称重传感器。当传感器不受载荷时,弹性敏感元件不产生应变,粘贴在其上的应变片不发生变形,阻值不变,电桥平衡,输出电压为零;当传感器受力时,即弹性敏感元件受载荷P时,应变片就会发生形变,阻值发生变化,电桥失去平衡,有输出电压。
内部为1000欧半桥应变片,量程为50kg称重传感器,半桥结构。
测量时,外侧边正确施加外力,E字形传感器的应变梁部分(即中间贴应变片的,有白色覆胶的梁臂)和外侧边要形成一个方向相反的剪切力,即中间的应变梁在受力下必需可以发生弯曲变化,应变梁受力面另一侧不可有阻挡物。
传感器内部是一组半桥应变片,使用方法可以有以下三种:
1、使用一只传感器配合外接电阻组成全桥测量,量程为一个传感器的量程:50kg。对外接电阻要求较高。
2、使用二只传感器组成全桥测量,量程为两只传感器的量程之和:50kgx2=100kg。
3、使用四只传感器组成全桥测量,量程为四只传感器的量程之和:50kgx4=200k。
HX711 24位精度AD称重模块
HX711
是一款专为高精度电子秤而设计的24位A/D转换器芯片。与同类型其它芯片相比,该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路,具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本,提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU 芯片的接口和编程非常简单,所有控制信号由管脚驱动,无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B,与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或64,对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。通道B 则为固定的32 增益,用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源,系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。
主要参数
满额度差分输入范围 V(inp)-V(inn) ±0.5(AVDD/GAIN) V
输入共模电压范围 AGND+0.6 AVDD-0.6 V
使用片内振荡器,RATE=0 10
使用片内振荡器,RATE=DVDD 80
外部时钟或晶振,RATE=0 fclk/1,105,920
输出数据速率
外部时钟或晶振,RATE=DVDD fclk/138,240 Hz
输出数据编码 二进制补码 7FFFFF(HEX) RATE=0 400
输出参考电压(VBG) 1.25 V
外部时钟或晶振频率 1 11.0592 30 MHz
模拟电源电流(含稳压电路) 1600μA 断电 0.3 μA
模块采用24位高精度的A/D转换器芯片hx711,是一款专为高精度电子称而设计的, 具有两路模拟通道输入, 内部集成128倍增益可编程放大器。输入电路可配置为 提供桥压的电桥式(如压力、称重)传感器模式 是一款理想的高精度低成本采样前端模块。采样hx711 24位ad芯片,双通道 差分输入。全贴片 机器焊接,带金属屏蔽,配送直、弯两种插针,满足各种安装焊接方式,板上使用了2个47uF的胆电容,用料很足,内置上拉电阻,且预留CPU焊接位置,很适合自己二次开发各种各样的传感器相关应用。
模块电原理图
模块主要特点
● 带金属屏蔽,强抗干扰,预留cpu(STC15F104)位置,可自行升级二次开发。
● 两路可选择差分输入
● 片内低噪声可编程放大器,可选增益为32、64 和128
● 片内稳压电路可直接向外部传感器和芯片内A/D 转换器提供电源
● 片内时钟振荡器无需任何外接器件,必要时也可使用外接晶振或时钟
● 上电自动复位电路
● 简单的数字控制和串口通讯:所有控制由管脚输入,芯片内寄存器无需编程
● 可选择10Hz 或80Hz 的输出数据速率
● 同步抑制50Hz 和60Hz 的电源干扰
● 耗电量(含稳压电源电路):
典型工作电流:< 1.7mA, 断电电流:< 1μA ● 工作电压范围:2.6 ~ 5.5V ● 工作温度范围:-20 ~ +85℃ 模块检测方法 1,初步快速判断:断开模块所有连线,仅仅给模块供电5v(就是vcc接+5v,gnd接地),然后把模块的ck端口对地短接,然后再去测 out+对地电压,应该4.5v左右,接着测DO/RX端口对地电压,应该0v左右,如果电压都符合,说明模块99%正常。 2,完整测试判断:使用测试电路图搭个电路,给单片机烧入测试程序,然后用串口线连接电脑,在电脑上运行串口助手,就可以接收到测试电路发出来的读数报告,读数正常,表明模块正常。 实验准备接线时,才发现收来的四个称重传感器中,有一个只有二根线(其它3个都是3根接线),看来要搞不定了...

称重传感器模块:电子秤传感器与进口称重传感器

称重传感器是什么以及如何工作?
称重传感器技术的基础是将载荷(在地球重力场中对任何重物施加的力)转换为电信号。 大多数称重传感器都具有将机械应变转换为电阻变化的传感器。 在下面了解有关称重传感器的更多信息。 重物会施加由重力场产生的载荷,该载荷压迫称重传感器主体而导致变形,这就是应变。 称重传感器将应变转换为电阻变化,最后转换为电压输出。 该输出与应用的质量成正比。
称重传感器在需要精确测量的多种行业中使用。 称重传感器能够准确测量料罐、容器、料斗或输送机的重量。 称重传感器旨在满足各种严苛工业应用的要求。 称重传感器的容量差异很大。 有些称重传感器更适合实验室应用,某些则更适合高容量批次配料或物流应用。
称重传感器应符合所有全球必需的认证和标准的要求。 称重传感器包括电子称重传感器、模拟称重传感器和液压称重传感器,可用于将结构转换为秤。 称重传感器可用于平台秤、皮带秤、称重系统、托盘秤、检重秤和输送机秤。 梅特勒-托利多提供的称重传感器技术的特点是坚固耐用,还适用于恶劣环境。 此类称重传感器通常用于料罐秤、容器称重、料仓秤和汽车称重。
如何设计称重传感器?
辨别称重传感器时,首先看外形。 单点称重传感器适用于中小型应用。 应变式称重传感器适用于平台秤和中型料罐秤。 罐式称重传感器适用于高容量应用。 另一种对称重传感器的类型和应用进行区分的标准是提供的输出。 模拟称重传感器需要使用外部终端来执行放大和模数转换功能,而数字称重传感器或电子称重传感器具有内置“智能”,可提供更高精度、更可靠的数据传输,并且有可能监控称重传感器的状况以帮助维护。 所有称重传感器都具有不同的称重传感器价格,具体取决于所需性能。 不考虑设计和价格时,您可从梅特勒-托利多买到任何种类的称重传感器。
称重传感器的精度如何?
讨论称重传感器时,经常会将精度和分辨率混合在一起。 分辨率是指显示出的数位个数,但数位更多并不意味着精度就更高。 精度描述称重结果的真实度(称重传感器精度计算和称重传感器容量计算)。 符合贸易结算标准的称重传感器限制分辨率是合乎情理的,这样可避免对结果进行解释。 因此,精度的较佳基准是符合贸易结算标准。 称重传感器的精度通常为1/3,000d至1/10,000d(称重传感器规格中也列出了这些信息)。 使用磁力复位系统的称重传感器的精度可达1/200,000甚至更高。 在理想条件(包括恒温和恒湿)下,精度可达到原来的5-10倍。
但是,计算一个称重传感器的最终系统精度是相当复杂的。 需要考虑温度、时间、分辨率等许多影响。 建议向称重传感器制造商咨询。 称重组件选择器以专业方式提供这些计算值。
称重传感器出现故障的原因是什么?
称重传感器出现故障的原因有很多。 最常见的原因是模拟称重传感器系统中的接线盒。 如果此类模拟称重传感器出现故障,则故障排除工作可能很复杂,因为需要检查所有的称重传感器线缆、称重传感器和称重传感器接线盒。 数字称重传感器可提供诊断数据,无需执行这些操作并消除了许多其他故障原因。 通过处理数据,可确信系统已启动并在正常运行,当称重传感器出现故障时,系统将通知哪个称重传感器无响应。
称重传感器如何进行测量?
称重传感器可用于测量任何可能材料的重量(例如,使用50公斤、10吨、50吨、100吨或任何其他容量的称重传感器)。 从微克级到数百(100)吨的高容量,称重传感器的容量范围很广。 在制药应用中,几分之一克就会产生重大影响,因此,需要使用低容量称重传感器。 中等容量的称重传感器一般用于材料处理和贸易结算(例如,5吨称重传感器)。 高容量称重传感器用于存储应用。
如何连接称重传感器?
称重传感器可同时测量秤上的恒载和净载,因此,计算称重传感器容量时需要考虑这一点。 货品在秤上的放置方式也很重要。 对于给定应用,不建议使用比所需规格更高的称重传感器,因为精度会降低。 对于货品多数居中放置的秤(大多数料罐秤、料仓秤和容器秤均如此),公式为:
C >=sf*(TDL+SC)/N(例如,料罐秤)
对于货品可能不居中放置的带有四个称重传感器的秤(平台秤、小型汽车衡和输送机秤均如此),公式为:
C >=sf*(TDL/4 + SC/2)(例如,平台秤、小型汽车衡、输送机秤)
C=LC或称重模块容量
TDL=总恒载
SC=秤量程
sf=安全系数(通常为1.25)
N=称重传感器或称重模块的数量
有关更复杂的系统,请向专业人员咨询。
有关详细信息,请参阅称重模块系统工程手册中有关工程的主题。
如何安装称重传感器?
使用称重传感器时的一个常见问题是选择错误的防护方式。 称重传感器对于湿度非常敏感,并且需要定期冲洗。 虽然声称防护等级很高,但该防护对于湿热无益。 对于高湿度和温度突变(低温环境下进行高温冲洗),建议始终选择不锈钢密封型称重传感器。 因此,购买称重传感器时需要考虑不同参数。
称重传感器系统的校准成本常被低估。 如果您的质量体系要求对此类称重系统进行定期校准,请向梅特勒-托利多咨询最高效的方法。 符合ISO9001标准的方法需要使用可追溯到国际标准的独立校准设备。 在任何情况下,都不能假定校准从未变化且称重传感器根本不需要重新校准。 校准更大的料罐秤的高效方法是使用RapidCal?。
安装称重传感器对精度的影响常被低估。 在任何情况下,都建议使用屏蔽电缆,因为称重传感器信号的电压非常低,容易受到干扰。 选择尽可能短的电缆,因为铜的电阻会随温度变化,而电缆电阻越低越好。
称重传感器的集成通常非常复杂,需要工程知识。 称重模块高度集成,为称重传感器提供安全性和理想的负载状况。 请参阅详细信息,了解如何选择合适的称重模块并找到合适的在售称重传感器。
称重传感器与应变片有何区别?
应变片是称重传感器的组件。 称重传感器是将负载转换为压力的反作用力。 该压力被称重传感器吸收,将其电阻的变化转换为可测量的电量,并报告为称重结果。 无论是容量为10吨还是100吨的称重传感器,原理都是如此。
称重传感器的目的是什么?
称重传感器可测量力,可惜不是理想的重物。 这就引出一个事实,即称重传感器中任何其他偶然产生的垂直力都会对精度产生直接影响。 一般情况下,包括容器中的管道应力、碎屑收集等操作中与地面接触、称重传感器和小容量系统中的电缆触碰、垂直振动等。 咨询专家可避免系统中出现这些问题,并找到合适的称重传感器进行订购。
称重传感器的灵敏度是什么?
称重传感器的灵敏度通常至关重要。 更新速率越高,灌装过程就越准确。 批次配料系统也是如此,在该系统中,称重传感器的测量灵敏度越高,配方就更易于修复。 与灵敏度相关的成本很少,但能引发巨大差别。
称重传感器的输出内容是什么? 如何计算称重传感器的输出?
大多数称重传感器提供2-3 mV/V的模拟输出。 由于这些传感器是无源装置,因此,需要外部电源来激励。 输出信号会随相关激励电压和电流负载的不同而变化。 因此,使用非常稳定的激励电源以避免电源效应至关重要。 使用10V输出供电时,2mV/V称重传感器在满载情况下的输出只有20mV。 新型终端(称重传感器显示器)不仅提供稳定电源,而且对输出信号进行准确放大以将结果转换为数字信息。 执行正确的称重传感器绕线对于输出信号非常重要。
称重传感器的激励电压是什么?
称重传感器是无源装置,需要外部电源来激励。 电压与该激励电源相关,会根据电流负载不同而变化,从而导致错误。 因此,使用非常稳定的激励电源至关重要,这样可避免电源导致的错误。 新型终端提供了一个稳定电源,可准确放大较小的输出信号,并将结果转换为数字信息。
什么是液压称重传感器?
液压称重传感器利用的是加载密封液体后压力变化的原理。 压力变化通过压力传感器来测量。 液压称重传感器不是非常准确,目前不太常见。 在电子元件不够准确的时代,它们的强健性是一大优势,但这一切早已过去。
称重传感器是否保持线性?
一般情况下,称重传感器的线性度非常高,可达0.03%甚至更高。 目前,校准秤时,主要是只在零点和最大跨距点处进行校准,指示出两点中间的范围是线性的。
需要使用多少个称重传感器? 对于3或4个支脚的料罐秤,1或2个称重传感器是否足够?
对于液位控制系统,可以使用数量比料罐支脚少的称重传感器。 关键是确保系统重心不会随负载发生水平偏移。 此类系统的精度可能不够理想。 请勿使用此类系统来处理散装材料。
PT1000或PT100电子元件能否与模拟称重传感器配套使用?
模拟称重传感器具有mV/V接口,与PT100、PT1000这样的无源温度传感器不同,因此,需要使用专用电子元件。
如何校准称重传感器?
称重传感器需要在使用位置进行校准。 现场校准的主要原因是重力会随位置不同而变化。 在位置A制造的称重传感器在位置B使用时,如果未经现场校准,将会导致错误。 现场校准很重要的另一个原因是设备本身的持续磨损,这是所有技术仪器都会遇到的问题。 根据精度在使用秤的流程中的重要程度,良好的做法是每1-2年对秤进行一次校准。
什么是数字称重传感器? 数字称重传感器的工作原理是什么?
PowerMount?称重模块内的数字POWERCELL?称重传感器的特点是配有板载处理器,可提供状况监测功能并能够随环境变化立即做出调整。 POWERCELL?数字称重传感器可确保准确称重,而不受振动和温度的影响,帮助机器和设备制造商最大限度地提高客户的产出价值。
什么是称重设备的称重传感器?
称重设备的称重传感器在需要精确测量值的多种行业中使用。 称重设备的称重传感器能够准确测量料罐、容器、料斗或输送机的重量。 称重传感器技术旨在满足各种严苛工业应用的要求。 称重设备的称重传感器的容量范围很广。 有些称重传感器更适合实验室应用,而另一些则更适合高容量批次配料或物流应用。
称重设备的称重传感器应符合所有全球必需的认证和标准的要求。 其中包括梁式称重传感器,此类称重传感器能够将机械结构改造为秤。 梁式称重传感器可成组用于平台秤、皮带秤、称重系统、托盘秤、检重秤和传输带秤。 罐式/环式称重传感器技术的特点是非常强健,适用于恶劣环境。 此类称重传感器通常用于料罐秤、容器称重、料仓秤和车辆称重。
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称重传感器模块:称重传感器模块

称重模块是一种新型传感器应用结构。它将高精度剪切梁称重传感器、负荷传递装置及安装连接板等部件合为一体,既保证了剪切梁传感器高精度、长期稳定性好的特点,又解决了因安装不当造成的称量误差的问题。

产品特点:
静载称重模块:主要适用于侧向力较小的静载荷称重场合。静载称重模块可以非常方便地安装在各种形状的容器上。
动载称重模块:主要适用于承受水平作用力的机械装置如流水线、传送带等,另外动载称重模块还可用于机械平台秤的改造。
结构独特,可方便地安装在各种槽罐上
三种顶板结构(固定式、浮动式和半浮动式),可以消除槽罐因热涨冷缩带来的称量误差
支撑螺栓,防止设备倾复且方便维护
优质合金钢,表面镀镍
安装简单、快速
维护方便,节约停机维护时间
秤量范围:小量程50kg~500kg
?中量程0.5t~25t
?大量程30t~500t
称重传感器模块:压力传感器、称重传感器、电子秤模块-HX711人体称重模块应用及原理  第1张

称重传感器模块:称重模块和称重传感器实现简便集成

使用梅特勒-托利多称重模块,可快速、安全地将料罐、容器、料仓、料斗、传输带或结构系统转换为秤。 内置偏载特性和防抬升保护功能可确保安全、性能和精度。 梅特勒-托利多称重模块在食品、制药和化工应用中使用。
它们有各种型号可选,具体取决于应用和环境,可满足OEM机器制造商、系统集成商和终端用户的要求。 称重模块集成有SafeLock,实现了快速安全的安装。 称重模块被锁定并充当实心块,防止称重传感器在安装过程中过载。 无需购买昂贵的仿真称重模块。 这些称重模块具有种类多样的配件可供选择,包括与动作激烈的混合器和搅拌器一起使用的稳定器、用于隔离传导热的隔热垫以及减少冲击和振动的减震垫。 此外,还提供用于料位控制应用的固定支架。
梅特勒-托利多提供种类多样的称重模块和称重传感器,称重范围为5公斤至300吨。 称重模块的材质为涂层钢、镀锌钢、304 (1.4301)不锈钢和316 (1.4401)电解抛光不锈钢。 这些称重传感器具有各种符合贸易结算标准的精度等级,符合OIML R60和NTEP HB44要求,从OIML 3000e (OIML C3)、NTEP 5000d、OIML 6000e (OIML C6)、NTEP d直至后面的OIML e (OIML C10)。 这些称重模块适合防爆区域应用,并通过ATEX、FM (Factory Mutual)、cFM(加拿大)、IECEx和NEPSI认证。 它们符合IP67、IP68甚至IP69K防护等级的要求。 称重模块还有一种EN1090型,此型号是采用专门控制和记录的生产过程制造的,用于满足高安全要求。 这些称重模块支持无砝码校准CalFree或CalFree Plus,只需单击即可完成料罐校准。
称重模块与称重传感器有何区别?
如果从简单的用词方面来看,则很容易解释。 简而言之,称重模块是与非传统结构组合使用,将后者转换为秤。 如果再进一步分解,则会发现,称重传感器是每个“传统秤”都包含的组件。
称重模块与非传统的结构(较常见的是料罐)配套使用,将后者转换为称重设备。 这意味着,当我们在料罐支脚下添加称重模块时,料罐将从一个纯粹的储物结构变为一个称重结构,可测量料罐内存储了多少物质。
对于称重传感器,简单说来,就是每个标准秤的核心。 所有秤中都包含称重传感器,从高度灵敏的实验室天平到重载平台秤,以及两者之间的任何秤。 称重传感器是将一个秤从简单的平台转换为灵敏的称重设备。
为何应选择梅特勒-托利多作为我的称重模块和称重传感器供应商?
梅特勒-托利多采用咨询式方法来处理所有项目。 我们经验丰富的销售和服务技术人员全心全力,提供适合您应用的精度和耐用性的称重解决方案。

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