揭开小米体重秤的神秘面纱-----电桥

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

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