البنية الداخلية ومبدأ عمل مستشعر الوزن/الشد

الهيكل الداخلي ومبدأ العمل لجهاز الوزن / مستشعر التوتر

أجهزة استشعار الوزن هي جهاز يستخدم لقياس القوة. عندما يتعرض للقوة الخارجية ، فإنه يولد إشارة كهربائية عند خروجه.جهاز استشعار وزن مقياس التوتر هو واحد من الأنواع الأكثر شيوعا المستخدمة لقياس الوزنستقدم هذه المقالة مبدأ عمل أجهزة استشعار الوزن ومواصفاتها المختلفة.

** ما هو جهاز استشعار الوزن **

مستشعر الوزن هو نوع من محولات القوة. المستشعر هو جهاز يحول شكل من أشكال الطاقة إلى إشارة كهربائية قابلة للقراءة.جهاز استشعار لوزن يغير القوة إلى فولتاج يمكن قراءته بواسطة المعدات الإلكترونيةأجهزة استشعار الوزن الأكثر استخدامًا في الحياة اليومية هي نوع مقياس التوتر ، والذي موجود في جميع الأجهزة تقريبًا التي تقيس الوزن.

**كيف يعمل جهاز استشعار الوزن؟**

يحتوي مستشعر الوزن على مادة مقاومة رقيقة للغاية مثبتة على رصيف مرن. عندما تعمل قوة خارجية على جسم مستشعر الوزن ، يتشوه الرصيف المرن.إجبار المادة المقاومة على التشوه كذلكمع تغير أبعاد آثار المقاومة، تتغير المقاومة الكهربائية أيضا.

ومع ذلك، فإن التغيير في المقاومة صغير جدا مقارنة مع المقاومة الكلية الأصلية للمادة، عادة ما تكون في حدود 1:100هذا يجعل قياس المقاومة المطلقة مباشرة صعبًا جدًا. لذلك ، يتم ترتيب المواد المقاومة على الركيزة المرنة في بنية دائرة تسمى جسر Wheatstone.جسر Wheatstone (سمي على اسم المشجعتشارلز ويتستون) هو ترتيب على شكل ماس للمقاومات ، مع مقاومة واحدة على كل جانب ، كما هو موضح في الشكل أدناه:

يتم تطبيق جهد التحفيز عبر زوج واحد من الزوايا المعاكسة لشكل الماس ، ويمكن قراءة إشارة الجهد الخارجي من الزوج الآخر. عادة عندما لا يتم تطبيق أي قوة خارجية ،كل المقاومات لها نفس القيمة. كل "ساق" من جسر Wheatstone تعمل كقسمة لجهد المقاومة. نظرًا لأن جميع المقاومات متساوية ، فإن الجهد الخارجي من كل ساق يساوي أيضًا ، مما يعني أن الإخراج التفريقي هو 0V ،حيث أن نقاط الإخراج هي في منتصف كل مقسمعندما يتم تطبيق قوة خارجية ، تتغير مقاومة أحد المقاومات ، مما يغير الجهد عبر تلك الساق. وهذا يؤدي إلى اختلاف صغير في الجهد يظهر في الإخراج.

** كيفية استخدام مستشعر الوزن؟ **

إنّ الجهد الخارجي لجهاز استشعار الوزن صغير جدًا و يأتي من مصدر عالية العائق (أي المقسّمين المقاومين). لذلك لقراءة الجهد بدقة،إشارة التكييف ضروريةيجب أن يكون لدائرة تكييف الإشارة عائق دخول كبير لتجنب تحميل المقسمين.نسبة رفض شائعة عالية لأن الجهد المطلق على كل ساق هو نصف جهد الإثارة، وأيضاً زيادة اختلافية عالية. وهذا يتطلب استخدام مكبر أجهزة، والتي تفي بجميع المعايير المذكورة أعلاه.يظهر الشكل أدناه دائرة مثالية باستخدام مكبر أجهزة AD620 مع مكاسب 100، مما يعني لكل 1mV من الجهد المدخل ، سيكون الناتج 100mV. على سبيل المثال ، إذا كان الناتج الكامل للجسر هو ± 25mV ، فإن إنتاج المضخم سيكون ± 2.5V.

** أجهزة استشعار الوزن الرقمي **

للتغلب على التحديات التقنية المرتبطة باستخدام أجهزة استشعار الوزن التناظرية ، يمكن اختيار أجهزة استشعار الوزن الرقمية مع واجهات مثل UART و RS485.هذه أجهزة الاستشعار تدعم بروتوكول الاتصال MODBUS-RTU القياسي، مما يتيح الاتصال بسهولة مع أجهزة مثل PLC، أجهزة الكمبيوتر، وحدات العرض، ووحدات نقل البيانات اللاسلكية.