这是小米的体重秤
图1
如图1中4个边角里面是什么呢?我们拆开看看
图2
图3
只见里面是有块异形的金属片,这个到底是什么东西呢?
没错,就是称重传感器
也叫应变片。
应变片字面的意思就是受到应力而变化的传感器。
如上图所示是传感器的内部。
什么是电桥?先看图
图4
图5
我们把图4转换成图5所示就好理解很多,5个电阻构成一个形状和右边的H一样,像一座桥,这里就引入一个概念就叫电桥,也叫惠斯通电桥。
从图1我们可以知道小米体重秤有4片应变片,那他是怎么把4片应变片合并在一起使用的呢?
接线如下图7所示:
图6
图6中我们先不管HX711(ADC芯片),这里暂时不展开ADC芯片的讲解。
我们重点看电桥的原理,我们再看下面这个图7
图7
假设R1=R2=R3=R4=1K(同理R1/R2=R3/R4),那很显然流过R1,R3和流过R2,R4的电流是一样的,也就是Ia=Ib。
根据电阻分压的原理,R5两端的电压均为2.5V,那R5两端不存在电位差,那流过R5的电流就为0。这个时候整个电路就可以达到一个平衡的状态了。
那假如R4是一个可变的电阻(Rx)呢?(就是应变片,受到压力阻值就会变化的),如下图8所示
图8
由于R4的阻值是可变的,所以在R4有变化的时候,Ib≠Ia,同理,
流过R5的电流I5也不为0,因为R5两端的电压已经不相等了,存在了电位差。那此时电路就处在一个非平衡状态了。
通过这种非平衡的状态,我们就可以推算出Rx变化的量了,从而换算出想要的结果。
那这种“非平衡的状态”能利用在什么地方?
除了我们上面所说的体重秤之外,还可以用在温度采集电路上。如下图所示:
最后,看一下小米体重秤内部图吧