Перейти к содержанию

Номинальный выход тензодатчика (мВ/В)

Главная строчка в паспорте тензодатчика — «2 мВ/В». Это его чувствительность: сколько милливольт даст мост при полной нагрузке на каждый вольт возбуждения. От неё зависят усиление АЦП и разрешение весов.

Обновлено Редакция GAW

Номинальный выход тензодатчика (rated output), или чувствительность моста (bridge sensitivity), — напряжение на выходе моста Уитстона при номинальной нагрузке, отнесённое к напряжению возбуждения. Единица — милливольт на вольт (мВ/В). По TI у типичных тензодатчиков это 1–3 мВ/В (SBAA532A, разд. 4.1).

Выход пропорционален и нагрузке, и возбуждению моста:

Uвых=S⋅Uвозб⋅FFном.U_\text{вых} = S \cdot U_\text{возб} \cdot \frac{F}{F_\text{ном}}.

При S = 2 мВ/В и 5 В возбуждения полная нагрузка даёт 10 мВ. Это и есть максимальный дифференциальный сигнал на входе АЦП: по нему выбирают усиление усилителя с программируемым коэффициентом, чтобы сигнал занял как можно большую часть шкалы.

Допуск и баланс нуля

ПараметрПример TI (2 кг)Omega LCL816G (AN717)
Номинальный выход2,0 мВ/В ± 15 %2 мВ/В ± 20 %
Баланс нуля±10 % шкалы (±0,2 кг)±0,3 мВ/В
Сопротивление моста1000 Ом1200 ± 300 Ом
  • Допуск наклона. ±15 % значит, что реальная чувствительность от 1,7 до 2,3 мВ/В, и при 5 В полная нагрузка даёт от 8,5 до 11,5 мВ (SBAA532A, разд. 4.5). Это ошибка усиления.
  • Баланс нуля (zero balance) — выход без нагрузки из-за разброса сопротивлений плеч (разд. 4.4). У LCL816G ±0,3 мВ/В при 5 В — до ±1,5 мВ, 15 % шкалы. Это ошибка смещения.

Обе ошибки линейные и убираются калибровкой по двум точкам: тарированием без груза и гирей известной массы. Поэтому мВ/В из паспорта нужны для расчёта усиления, а не для пересчёта кода в граммы. Подключение к HX711 и калибровка весов — в статье «Тензодатчики и HX711».

Частые вопросы

Как пересчитать мВ/В тензодатчика в милливольты на выходе?

Что при номинальной нагрузке мост выдаёт 2 мВ на каждый вольт напряжения возбуждения. При 5 В — 10 мВ на всю шкалу датчика, при 10 В — 20 мВ. Половина номинальной нагрузки даёт половину этого напряжения: выход линейно растёт с нагрузкой.

Почему весы без калибровки показывают неверно?

Потому что номинальный выход задан с допуском: ±15 % в примере TI и ±20 % у Omega LCL816G. При 5 В «10 мВ» превращаются в 8,5–11,5 мВ, и ошибка наклона получается до 15 %. Ещё есть баланс нуля — до ±0,3 мВ/В у LCL816G. Обе ошибки убирает калибровка нулём и гирей.

Как выбрать усиление АЦП под тензодатчик?

По максимальному выходу моста. При 2 мВ/В и 5 В это 10 мВ, и TI советует выбирать усиление так, чтобы этот сигнал занял как можно большую часть шкалы АЦП. У HX711 при усилении 128 и питании 5 В шкала около ±20 мВ, то есть 10 мВ занимают её половину в одну сторону.

Источники

  1. Texas Instruments. Lizon B., Wu J. A Basic Guide to Bridge Measurements (SBAA532A, February 2022, revised March 2024) — табл. 4-1 — пример тензодатчика на 2 кг: чувствительность моста 2,0 мВ/В ± 15 %, баланс нуля ±10 % шкалы (±0,2 кг), сопротивление 1000 Ом, возбуждение до 15 В; разд. 4.1 — чувствительность моста — максимальный выход на вольт возбуждения при максимальной нагрузке, у типичных тензодатчиков 1–3 мВ/В; при 5 В мост 2 мВ/В даёт 10 мВ, это и есть максимальный дифференциальный вход АЦП, по нему выбирают усиление; разд. 4.4 — баланс нуля — смещение без нагрузки из-за разброса сопротивлений плеч; разд. 4.5 — допуск ±15 % даёт от 1,7 до 2,3 мВ/В, то есть 8,5–11,5 мВ при 5 В; ошибка наклона калибруется
  2. Microchip. Baker B. C. AN717: Building a 10-bit Bridge Sensing Circuit using the PIC16C6XX and MCP601 Operational Amplifier (DS00717A, 1999) — табл. 1 — тензодатчик Omega LCL816G: номинальная нагрузка 896 г, возбуждение 5–12 В, номинальный выход 2 мВ/В ± 20 %, баланс нуля ±0,3 мВ/В, дрейф нуля и выхода 0,036 % шкалы/°C, сопротивление 1200 ± 300 Ом, безопасная перегрузка 150 %
  3. Avia Semiconductor. HX711 24-Bit Analog-to-Digital Converter (ADC) for Weigh Scales, V2.0; архивная копия официального файла с aviaic.com в Wayback Machine — с. 1 — канал A с усилением 128 и 64, полная шкала ±20 и ±40 мВ при AVDD 5 В; с. 3, табл. 2 — полная шкала ±0,5 · AVDD/GAIN

Нашли ошибку?

Смотрите также