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1. 惠斯通电桥原理

惠斯通电桥各个臂上电阻变化时，计算过程如下图所示：

单个臂变化时δV = 1/4(δR/R)
两个臂变化时δV = 1/2(δR/R)
四个臂变化时δV = δR/R
多臂变化时，R1、R3同步增减；R2、R4同步增减

1.1 应变片

电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。箔式电阻应变片是一种基于应变——电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。

把电阻应变片作为惠斯通电桥中的电阻，则相应的电路如下图所示。

1.2 常见电子秤传感器

电子秤传感器种类很多，按照量程范围大致分为

小量程（＜5kg）：生活中常见的厨房秤、珠宝/黄金秤等
一般量程（＜50kg）：体重秤等
大量程（＞50kg）：地磅等

1.2.1 小量程电子秤传感器

一般为悬臂式结构，如下图所示，电阻应变片贴在悬臂的上下两侧

1.2.2 一般量程电子秤传感器

一般为E型或者G型结构，如下图所示，

桥臂上贴了两个应变片，为半桥式结构，如下图所示

内部有两个1kΩ的应变片，量程为50kg。测量时外侧边施加外力，E字形传感器的应变梁部分和外侧边形成一个方向相反的力，中间的应变梁发生弯曲变形。E型传感器有三种使用方式：

用一只传感器配合外接高精度电阻组成全桥测量，量程为一个传感器的量程：50kg，对外接电阻要求较高；
用两只传感器组成全桥测量，量程为两只传感器的量程之和：100kg；
用四只传感器组成全桥测量，量程为四只传感器的量程之和：200kg；

2. HX711检测电路

HX711是一款高精度24位A/D转换芯片，集成了稳压电源、片内时钟振荡器、数字通信功能。专为电子秤设计，提高了整机的性能和可靠性。内部框图如下：

官方推荐原理图设计如下图。淘宝上有很多做好的HX711模块，可以直接买过来做测试使用。

3. 程序要点

platformio的库中有HX711的驱动和例程，可以方便的调用。

编程注意：

启动后需要先采集初始值offset，后续实际测量值要减去offset
测量值-offset后，要除以一个scaler，计算出来的值才是实际重量
最好用标准砝码做校准

测试

家里一个厨房秤坏了，拆开检测问题。现象：开机后一直显示0g，无论放多重的物体都是0g。
拆机如下图：
在这里插入图片描述

拆下来E型传感器单独测试：红白间电阻1k，红蓝间电阻1k，白蓝间电阻2k。正常
单独将4个E型传感器连接成惠斯通全桥，检测各点电阻：E+与E-电阻2k，V+与V-电阻2k，E+与V-1.5k，E+与V+1.5k，正常。
将惠斯通全桥接到HX711模块单独测试：发现读取回来的值一直是-8388608。说明E型传感器已经变形，超出测量范围。在开机启动的时候经过去皮处理，就一直显示0g了。
更换悬臂型传感器到厨房秤电路上后，读数开始变化，不再是0g

结论：E型传感器坏了，可能是使用过程中放了超过量程的重物，导致传感器永久变形了。

问题

拆解E型传感器如下图所示：

问题：

上图中应变片贴在上桥臂上，向下压时，应变片拉长，电阻变大。但是半桥中，应该是一个R变大，一个R变小，如何实现？

参考

https://blog.csdn.net/weixin_41659040/article/details/111753439

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