這是小米的體重秤
圖1
如圖1中4個邊角里面是什么呢?我們拆開看看
圖2
圖3
只見里面是有塊異形的金屬片,這個到底是什么東西呢?
沒錯,就是稱重傳感器
也叫應(yīng)變片。
應(yīng)變片字面的意思就是受到應(yīng)力而變化的傳感器。
如上圖所示是傳感器的內(nèi)部。
什么是電橋?先看圖
圖4
圖5
我們把圖4轉(zhuǎn)換成圖5所示就好理解很多,5個電阻構(gòu)成一個形狀和右邊的H一樣,像一座橋,這里就引入一個概念就叫電橋,也叫惠斯通電橋。
從圖1我們可以知道小米體重秤有4片應(yīng)變片,那他是怎么把4片應(yīng)變片合并在一起使用的呢?
接線如下圖7所示:
圖6
圖6中我們先不管HX711(ADC芯片),這里暫時不展開ADC芯片的講解。
我們重點看電橋的原理,我們再看下面這個圖7
圖7
假設(shè)R1=R2=R3=R4=1K(同理R1/R2=R3/R4),那很顯然流過R1,R3和流過R2,R4的電流是一樣的,也就是Ia=Ib。
根據(jù)電阻分壓的原理,R5兩端的電壓均為2.5V,那R5兩端不存在電位差,那流過R5的電流就為0。這個時候整個電路就可以達(dá)到一個平衡的狀態(tài)了。
那假如R4是一個可變的電阻(Rx)呢?(就是應(yīng)變片,受到壓力阻值就會變化的),如下圖8所示
圖8
由于R4的阻值是可變的,所以在R4有變化的時候,Ib≠Ia,同理,
流過R5的電流I5也不為0,因為R5兩端的電壓已經(jīng)不相等了,存在了電位差。那此時電路就處在一個非平衡狀態(tài)了。
通過這種非平衡的狀態(tài),我們就可以推算出Rx變化的量了,從而換算出想要的結(jié)果。
那這種“非平衡的狀態(tài)”能利用在什么地方?
除了我們上面所說的體重秤之外,還可以用在溫度采集電路上。如下圖所示:
最后,看一下小米體重秤內(nèi)部圖吧