称重传感器功能原理，这些知识只有老师傅知道

称重传感器的测量采用应变式原理，应变片被固定在弹性体上。外力的作用导致弹性体产生形变，在弹性体上的应变片随之产生形变。由于应变片外部形状的变化，其电阻值也会相应发生变化。左上角和右下角应变片被压缩，电阻薄膜变短，阻值变小。右上角和左下角应变片被拉伸，电阻薄膜变长，阻值变大。对于每只称重传感器，至少4个应变片被连接在一起组成一个惠斯通电桥。当传感器受力导致应变片电阻发生变化时，电桥不平衡。 在激励电压不变的情况下，输出信号的大小与传感器受力成正比。

对于四线制传感器，只有下图黑色所示的四个电缆，其中EXC+和EXC-是称重模块给传感器的激励，SIG+和SIG-为称重传感器的输出；对于六线制传感器，会多出两根红色的线，SENSE+和SENSE-它们的作用是什么呢？

一般称重传感器和称重模块之间的距离比较远，称重模块给传感器的供电电压假设为10V，那么由于线路的损耗，该激励信号到达称重传感器时小于10V，在同样受力情况下，传感器的输出信号与供电电压成正比，所以称重模块通过一个高阻抗回路将传感器侧实际的供电电压反馈给称重模块，称重模块通过内部的比较器对输出的供电电压进行调节。 称重模块可以连接四线制和六线制传感器都可以。 如果连接四线制传感器，需要在接线盒或者称重模块侧将SENSE+与EXC+短接，SENSE-与EXC-短接。

如果称重模块与传感器距离很远，比如100-200米，而且传感器是四线制传感器，那么建议用户在接线盒上将传感器的SENSE+与EXC+短接，SENSE-与EXC-短接，这样从接线盒出来后传感器就变成了六线制了，通过专用的传感器连接电缆，连接至称重模块即可，如下图所示。

如果称重模块和传感器距离很近，比如几米，那么只需在称重模块上将SENSE+与EXC+短接，SENSE-与EXC-短接即可。

称重传感器常见问题;

1．接线前先检测传器输入和输出阻抗，如已接线，应断开接线以后再测量。输入阻抗（Ex+与Ex-之间）为400±30Ω，（或700±30Ω高阻型），输出阻抗（SIG+与SIG-之间）为350±5Ω（或650±20Ω高阻型），如阻抗不对，应更换传感器；

2．称重为负值，将传感器输出信号正负端对调，即可为正值；

3．上电测试时，传感器输出信号正负端间零点（即空称）电压应在仪表测量范围内；

4．模拟信号对杂信干扰敏感，因此传感器电缆应使用屏蔽线且长度应尽可能短，并且要远离其它电源线和控制线，以避免干扰。

在使用过程中，发生称重显示错误，不稳定等故障时，按以下步骤检修；

1．传感器与仪表连线是否正确注意接头是否牢靠，有无潮湿漏电；

2．测量传感器输入和输出阻抗，如已接线，应断开接线以后再测量，否则会因仪表内阻影响测量结果。参上页图示，输入阻抗，（Ex+与Ex-之间）为400±30Ω，（或700±30Ω高阻型），输出阻抗（SIG+与SIG-之间）为350±5Ω（或650±20Ω高阻型），如阻抗不对，应更换传感器；

3．上电测试零点电压值是否在仪表的信号测量范围内之间，否则更换传感器；

4．单只传感器轮流测试，已区分有问题的传感器；

5．初次连线时，每只传感器信号正负端颜色是否对应，否则会因受力后信号电压变化相互抵消而显示不稳定。

故障排查方法：

1．传感器输入与输出内阻是否正常。

2．上电测试信号端零点电压大小，与计算值相比是否接近。

3．单只传感器轮流测试是否正常。

4．用模拟器或好的称斗测试仪表是否正常。

5．检查传感器连线上接头是否牢固，接触是否良好，是否潮湿漏电。

6．观察每只传感器信号正负端颜色是否一致，单独测试每只传感器是否正常。

7．观察传感器与仪表连接线是否正确，接头是否牢固接触是否良好。

称重传感器的原理与应用

1. 什么是称重传感器？

称重传感器-有时称为“力”，“称重”或“重量”传感器，可将作用于其上的负载转换为可测量的输出信号。输出信号的大小与施加的力或负载成比例。

L称重传感器 通常由两部分组成。

弹性体

弹性体通常由钢或铝制成。其非常结实，具有非常小的弹性。正如名词“弹性体”所言，钢或铝在负载下产生一定量的变形，但随后会返回到初始位置，弹性地响应每次负载。这些极小的变化可以采用应变片获得。应变仪的变形由分析电子仪器解释以确定重量。

应变片

应变片它们是电导体，以蜿蜒的方式牢固地附着在基底上。当基底被拉动时，它和电导体就会一起更长。当其收缩时，变短。这将导致电导体中的电阻改变。该应变可以在此基础上确定，因为电阻随应变而增加 ，并随之收缩而减小 。

应变原理，特殊材料的应变与电阻成正比，把特殊材料的金属丝做成栅型，贴在纸基上，叫应变片，把应变片，贴在承载变形的铝材料或刚材料！把应变片组成惠登斯电桥，不受力，输出电压0受力，应变片的电阻发生变化，电桥不平衡输出电压，通过测量电压的变化，转换为力的变化！

完成的惠斯通电桥需要稳定的直流电源来激励电路。这通常是5Vdc或10Vdc，但可以是1Vdc至18Vdc的任何值。

当应力施加在粘合应变仪上时，会发生电阻变化，使惠斯通电桥不平衡。这提供了与应力值成线性比例的输出信号。该信号的值也与激励电压成比例，通常为几毫伏。

应变式称重传感器将作用于它们的负载转换为电信号。测量仪本身粘合到梁上或结构构件上，当施加力时该梁或结构构件变形。在大多数情况下，使用四个应变计来获得最大灵敏度和温度补偿。两个仪表通常处于拉伸状态，两个处于压缩状态，并通过补偿调整进行接线。当施加载荷时，应变会使载荷的电阻与载荷成比例地改变。随着应变仪版本继续提高其精度，同时降低单位成本，其他称重传感器正变得越来越不受欢迎。

应变仪连接到惠斯通电桥电路，带有四个应变仪（全桥），两个仪表（半桥）或一个仪表（四分之一桥）。使用半桥和四分之一桥，桥使用精密监视器完成。

电桥的四个臂上接工作应变片，都参与机械变形，同处一个温度场，温度影响相互抵消,电压输出灵敏度高。当 4 个应变片的材料、 阻值都相同时，可推导出以下公式:

⚡:图解释应变片的安装方式，并解释为什么增加和减小?

应变片牢固地固定到到弹性体上，因此它经历相同的运动。对于称重传感器来说，这些应变片被布置在惠斯登电桥中（见下图）。这意味着四个SG连接，组成一个桥路，并且被测量的力的方向与测量栅丝相应对齐。

如果一个物体放置在称重传感器上或悬挂在其上，则可以确定物体的重量。称重传感器的预期负载总是沿着地球中心的方向，即重力方向。也就是只能获得载荷重力方向的力分量。而 力传感器 不是这样，尽管设计类似。力传感器可以获取所有方向上发生的载荷。与地球引力的方向和安装方式无关。

二、称重传感器类型

称重传感器有多种类型，适合不同的应用。常用的包括：

Tips:以上图例是四个应变计固定在称重传感器上，箭头方向即为力的作用方向。

称重传感器也可以根据信号传输的类型进行分类：

内置电子元件，用于处理测量结果并显示和传输。

需要附加设备 - 测量放大器。

三、影响称重传感器的因素

1. 环境温度

每种物质随着温度的变化而变化，伴随着温度升高而扩张，温度下降而收缩。 同样适用于称重传感器及其应变片，同样影响导体的电阻。然而，无论环境温度如何，为了获得正确的测量结果，每个称重传感器都应内置温度补偿机制。

称重传感器必须能够承受各种环境温度影响。如极寒和高温环境。

2. 寄生力

根据称重传感器的安装环境，例如称重容器放在传送带下方，可能会发生重量以外的其他负载。“寄生力”是不仅会发生所需主要方向上，而且会从侧面，下方施加。称重传感器不是为此目的开发的，测量结果可能不正确或出现错误。因此，在安装过程中必须小心，以确保没有或尽可能少的寄生力。

四、应用

称重传感器精度

无论采用什么样的称重传感器，精度都起着非常重要的作用。称重传感器具有不同的最大量程（最大量程指最大预期负载）和精度等级。应变技术精度等级一般为C级和D级。具有电子校正的应变称重传感器拥有更高精度等级。

"重量占工业中主导地位，因为商品主要以重量进行销售." - Stefan Schmidt

因此，称重必须严格管制的。对于价值低的货物（如沙子或砾石），称重传感器不需要非常精确 - D级精度就足够了。另一方面，对于制药产品，需要最高精度等级A或B。最常见的消费品如肉类，水果和蔬菜称重，精度等级为C，对所使用的称重系统的精度要求较高。但机械工程或建筑材料衡器也需要C级精度。

严格的称重规标准不断对称重传感器开发人员提出新的挑战。对于OIML精度等级较高的称重传感器，精度偏差仅为几个 ppm（百万分之一）。

传感器接线

五、技术趋势

基于应变的称重传感器具有非常广泛的应用。应变称重技术在很多领域还没有得到充分的利用，但趋势已经确定 - 需要更精确，更坚固，更快，更智能，并且容易使用 。

参考资料

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