Circuito digital de báscula de baño: ¿cómo funciona?

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Me gustaría entender cómo funcionan las básculas de baño digitales. Pude deducir que hay cuatro celdas de carga de tres cables conectadas al puente Wheatstone como se sugiere a continuación. Las celdas de carga tienen tres cables que parecen estar conectados como si hubiera dos resistencias (R1A, R1B primera celda; R2A, R2B segunda celda, etc.). La resistencia de las cuatro celdas de carga es aproximadamente la misma, aproximadamente 1kΩ, y cambia ligeramente bajo presión. (Ambas resistencias cambian RA y RB). La PCB lleva los símbolos E +/-, S +/-, que probablemente representan 'excitación' (voltaje de entrada) y 'sentido' (voltaje de salida).

¿Alguien puede explicar cómo funciona esto? Entiendo que el puente Wheatstone actúa como un divisor de voltaje y que la diferencia de voltaje se mide entre S + y S-. Sin embargo, no veo cómo puede funcionar con las cuatro celdas de carga conectadas de esta manera: si me coloco perfectamente en la báscula para que la presión sea idéntica para todas las celdas de carga, la diferencia de voltaje no cambiaría. Si la presión no es la misma, entonces la diferencia de voltaje será aleatoria. ¿¿Algunas ideas?? Sospecho que las celdas de carga pueden ser más complejas de lo que creo. O podría ser algo más?

Editar: se agregó una foto de la PCB.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Balanza digital PCB

measurement wheatstone-bridge load-cell

— YSN
fuente

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Usted dice "Pude deducir que hay cuatro celdas de carga de tres cables conectadas al puente de Wheatstone como se sugiere a continuación". Esto es por inspección o algún material de la web. Si desde la web sería útil proporcionar un enlace porque su interpretación puede ser defectuosa. Quizás una fotografía también nos ayudaría.

— Andy alias

Es más que probable que los elementos resistivos sean galgas extensométricas. Es posible que a medida que el valor de resistencia "a" cambie, la resistencia "b" cambie de una manera diferente.

— Michael Karas

@MichaelKaras Tengo un pequeño presentimiento de que el elemento "B" podría ser la compensación de temperatura.

— Andy alias

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@Andyaka Las celdas de carga están conectadas como se muestra en los esquemas, es claramente visible en la PCB y también probé con el multímetro. La resistencia de A y B cambia de la misma manera: cuando se presiona con fuerza con la mano, ambos aumentan en ~ 3Ω. Tomaré una foto y la publicaré aquí más tarde.

— YSN

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OK, problema resuelto. El puente está conectado así. Solo una resistencia en las celdas de carga es variable, la otra es fija.

¿Por qué la confusión anterior? Estaba midiendo la resistencia de una celda de carga que provenía de una escala diferente. Las células se veían bastante similares, por lo tanto, pensé que eran lo mismo. ¡Pero no lo fueron! Eureka!

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

— YSN
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Si las celdas de carga son como los clips de botón como en esta respuesta electronics.stackexchange.com/a/199470/30711, entonces las resistencias R? A también podrían estar activas, pero moviéndose en la dirección opuesta de los elementos R? B. Su diagrama todavía funciona en cualquier caso. El hecho de si los medidores A y B se tensan igualmente en realidad depende de qué tan bien la carga sea soportada por el clip y se transfiera a la barra central.

— Dave X

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Descubrí que las resistencias "A" no son fijas pero muestran un cambio de resistencia reflejado porque sufren una compresión en lugar de un alargamiento. Esto se debe a que no hay una simple curvatura del arco del brazo de metal, sino que la fijación especial del remache de la parte superior del brazo da como resultado una compleja curvatura en forma de "S". Por lo tanto, ambos sensores se pueden pegar en el mismo lado de el soporte de metal. Por lo tanto, la conexión del cable rojo se coloca en el punto medio entre las partes cóncavas (sensor de cable negro) y convexa (sensor de cable blanco) de esta curva. Conclusión: los cuatro transductores de 3 cables forman un puente de piedra de trigo de 8 resistencias con de hecho 8 elementos activos

— cyriel mabilde
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El PCB tiene dos puentes de Wheatstone (WSB), la salida son los 2 cables rojos (señal diferencial); Actualmente estoy pirateando una báscula de baño. Cada celda de la esquina contiene 2 SG en un lado de una viga en voladizo con bk, rojo y wh que conduce a la PCB.

Para la compensación de temperatura, se fijan dos medidores de tensión a un lado de la viga. Aquí hay una cita de Wiki:

"Esta {temperatura} generalmente se compensa con la introducción de una resistencia fija en el tramo de entrada, por lo que el voltaje suministrado efectivo aumentará con la temperatura, compensando la disminución de la sensibilidad con la temperatura". La resistencia fija es la galga extensométrica que compensa la temperatura. Tenga en cuenta que las unidades de comp. Temporal disponibles en el mercado son realmente un manómetro y una resistencia fija.

No importa cómo se aplica la carga a las cuatro esquinas. Con una "abrazadera en C" en una esquina, observé una lectura de peso.

mis dos esquemas de circuito de puente de Wheatstone se muestran en la Figura 51. Aplicación de celda de carga de la especificación del amplificador de instrumentación LMV861. Conexión es: black-gnd; blanco-5V; rojos-V- y V + al LMV861 A1 y A2 (+ entradas). Produce una salida 0-4V de A4 a un A / D. Luego se agregan las salidas.

las partes están en orden y darán más datos más adelante.

— usuario35939
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Esto podría ser mejor como una edición de su otra respuesta para intentar mejorar eso un poco.

— PeterJ

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La imagen muestra el puente wheatstone con 4 celdas de carga. Esto se simuló usando el circuito Lab como se comparte en el enlace: celdas de carga de 3 cables y puentes de piedra de trigo desde una báscula de baño Al simular la presión en todas las celdas de carga, el puente está en una condición de desequilibrio

— Siva Murugesan
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