Тензодатчик (load cell)

В кухонных и платформенных весах стоит металлический брусок с наклеенными тензорезисторами — тензодатчик. Под нагрузкой он чуть изгибается, сопротивления меняются, и мост из них выдаёт несколько милливольт. Всё, что нужно знать для подключения, — его выход в мВ/В и как его возбуждать.

Обновлено 26 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Паспортные параметры
Подключение
Калибровка
Не путать

Тензодатчик (load cell) — датчик силы или веса из упругого металлического элемента с наклеенными тензорезисторами. Под нагрузкой элемент деформируется, сопротивления тензорезисторов меняются, а включены они мостом Уитстона: на выходе появляется разностное напряжение, пропорциональное нагрузке и напряжению возбуждения моста.

Паспортные параметры

Параметр	Что значит	Пример: Omega LCL816G (Microchip AN717)
Номинальный выход	выход при полной нагрузке на 1 В возбуждения	2 мВ/В ±20 %
Возбуждение	напряжение питания моста	5–12 В
Баланс нуля	выход без нагрузки	±0,3 мВ/В
Дрейф нуля	уход нуля с температурой	0,036 % шкалы на °C
Сопротивление моста	для расчёта тока возбуждения	1200 ± 300 Ом

Полная шкала — произведение номинального выхода на возбуждение: 2 мВ/В · 5 В = 10 мВ, а смещение нуля может достигать ±1,5 мВ (AN717). Ток возбуждения при 5 В и 1200 Ом — около 4 мА (наш расчёт).

Подключение

Мост подключают четырьмя проводами: два — возбуждение, два — сигнал; какой провод какой, берут из паспорта датчика (наш комментарий). Так как выход пропорционален возбуждению, опорное напряжение АЦП берут от того же источника — это логометрическое измерение: колебания питания сокращаются. В HX711 так и сделано: встроенный стабилизатор питает и АЦП, и мост; напряжение AVDD = VBG·(R1 + R2)/R2 при VBG = 1,25 В задают двумя резисторами и держат не меньше чем на 100 мВ ниже напряжения VSUP.

Канал A HX711 с усилением 128 имеет полную шкалу ±0,5·AVDD/128, то есть ±20 мВ при AVDD = 5 В (даташит HX711). Но со встроенным стабилизатором AVDD должно быть хотя бы на 100 мВ ниже VSUP, так что при питании 5 В возбуждение моста и шкала АЦП чуть меньше: при AVDD = 4,9 В шкала ±19,1 мВ, сигнал датчика 2 мВ/В — 9,8 мВ (наш расчёт). Так как мост и АЦП питаются от одного AVDD, датчик 2 мВ/В при любом AVDD занимает около половины диапазона, а внутри стоит 24-битный сигма-дельта АЦП. Вход моста должен оставаться в синфазном диапазоне HX711: от AGND + 1,2 В до AVDD − 1,3 В. Для самостоятельной схемы на ОУ сигнал моста усиливают инструментальным усилителем.

Калибровка

Из-за допуска выхода ±20 % и смещения нуля весы калибруют (наша рекомендация): тарируют без груза и измеряют известную гирю, а коэффициент записывают в память. В AN717 прошивка вычитает отсчёты двух выходов моста и так убирает смещения усилителя, утечек и опорного напряжения, но смещение самого моста остаётся: VOUT = LCP − LCN + LCOFF.

Не путать

С тензорезистором — одним чувствительным элементом, наклеиваемым на деталь. Тензодатчик — готовая сборка из нескольких тензорезисторов на упругом элементе.

Частые вопросы

Что значит 2 мВ/В у тензодатчика?

Что при полной номинальной нагрузке выход моста равен 2 мВ на каждый вольт напряжения возбуждения. При 5 В это 10 мВ на полную шкалу. У тензодатчика Omega LCL816G из Microchip AN717 номинальный выход 2 мВ/В ±20 %, поэтому каждый экземпляр калибруют гирей.

Зачем тензодатчику HX711, а не АЦП микроконтроллера?

Сигнал в единицы милливольт слишком мал для 10–12-битного АЦП: при опоре 3,3 В шаг 12-битного АЦП — около 0,8 мВ, а вся шкала датчика 2 мВ/В при 5 В — 10 мВ (наш расчёт). HX711 на канале A с усилением 128 имеет полную шкалу ±0,5·AVDD/128 (±20 мВ при AVDD = 5 В) и 24 бита. Мост питается от того же AVDD, поэтому сигнал 2 мВ/В занимает около половины шкалы при любом AVDD: 2 мВ/В · AVDD против 3,9 мВ/В · AVDD (наш расчёт).

Почему весы показывают не ноль без груза?

Мост тензодатчика несбалансирован от рождения: у LCL816G баланс нуля ±0,3 мВ/В, то есть до ±1,5 мВ при 5 В (AN717), — это 15 % шкалы. Этот сдвиг остаётся в результате даже после программной компенсации смещений схемы (Microchip AN717), поэтому, по нашей рекомендации, весы тарируют: запоминают показание без груза и вычитают его. Кроме того, ноль дрейфует с температурой — у этого датчика на 0,036 % шкалы на °C.

Источники

Microchip. AN717: Building a 10-bit Bridge Sensing Circuit using the PIC16C6XX and MCP601 Operational Amplifier (DS00717A, 1999, B. C. Baker) — табл. 1: тензодатчик Omega LCL816G — возбуждение 5–12 В, номинальный выход 2 мВ/В ±20 %, баланс нуля ±0,3 мВ/В, дрейф нуля 0,036 % шкалы на °C, сопротивление 1200 ± 300 Ом; смещение моста ±1,5 мВ в системе 5 В; с. 3–4: прошивка вычитает отсчёты положительного и отрицательного выходов моста, смещения тракта сокращаются, остаётся VOUT = LCP − LCN + LCOFF
Avia Semiconductor. HX711 24-Bit Analog-to-Digital Converter (ADC) for Weigh Scales, V2.0 — канал A — усиление 128 или 64, полная шкала ±20 или ±40 мВ при AVDD 5 В (±0,5·AVDD/GAIN), канал B — 32; встроенный стабилизатор питает АЦП и датчик, VAVDD = VBG·(R1 + R2)/R2, VBG 1,25 В, не меньше чем на 100 мВ ниже VSUP; синфазный вход AGND + 1,2 В … AVDD − 1,3 В; 10 или 80 выборок/с

Нашли ошибку?