拆修厨房电子秤QE-400，并学习应变式称重传感器工作原理

jf201006

这个厨房称用了好多年，但不常用，前两天想用下，结果坏了，以为没有电了，换了新电池也不行




开机屏幕自检



第二屏，是Unst =Unset？



第三屏，定屏了，是Out2





拆开看下，线很细，很多年了，变得很硬



主板除了牛屎，做的不错，07年还是08年？



传感器接线




按键板接线



电源接线



还有一个硬封的集成块K24C02B，4Kb(512X8)Two-Wire EEPROM，用于在掉电时存储数据



这里抠掉热熔胶时，电源线也掉下来了



以为这就是故障，重新焊好后，依旧



翻来翻去的时候，发现偶尔能通过第三屏，但数字不归零
后发现，将传感器向上提一点就能过第三屏，但底数很大



应该是传感器有问题了，想买一相，但价格很喜人


还不如买个新的



仔细看了下传感器，后面介绍，这是电子应变式称重传感器。



上下有两处应变电阻



最大测量6KG，这个称是5KG的



忽然想起来，放在柜子里时，有时上面会压些东西，是不是压坏传感了？
有底数，说明传感变形了，有超量程信号输出，所以自己归零失败
那能不能将传感器反过来用呢？先将主板上的传感器接线反一下



果然，用手压时，变面负的了，有门



将传感器反过来






加上自身的托盘，开机自归零正常，能测量了，准不准的就不知了


楼下简单学习下这种传感器
补充一下：
后来又查了下相关资料，一般电阻应变式称重传感器的零点输出信号值都有个范围(-3mv～2mv)区间，
在此区间内单片机可通过运算进行归零。我这个很可能是弹性体有些变形，使超出个范围零点输出超出这个范围了。

如何判断可能是传感器出现故障，有故障时，一般有以下几种现象：

(1)电子秤显示屏不显示归零数据；

(2)电子秤显示零以后，放物品，显示称量数字误差很大；

(3)电子秤重复性不好，放同一物品，每次称量相差大；

(4)电子秤空载或加载时，显示的数字不稳定，漂移或者跳变。

从这种小重量传感器的原理来看，正反安装应该都可以，我这个可能是弹性体长时间形变造成的，
反装后能解决问题，对精度应该是有影响的。
很多坛友出了很多主意，想了解这种维修方式对精度的影响，由于没有砝码，没法进行精确测量，
测量几种常见的物品作比较吧

jf201006

电子应变式称重传感器学习

一、认识称重传感器

电子应变式称重传感器是将电阻应变式传感器连接到特殊的弹性梁上。受重物作用力后，弹性体变形，其电阻应变片也变形。测得的重量转化为因变量，电阻值发生变化。打破电桥平衡，输出电压值，完成桥式测量转换。因其线性关系好，精度好，易加工，抗侧向和侧向偏心荷载能力强，四角误差小。这些应用广泛用于力的测量。
厨房电子秤要求体积小，称量范围不大（几公斤，分辨率0.1克），精度和角偶一致性高，传感器与显示器一体化等特点，一般选用：双孔悬臂平行梁应变式称重传感器。



安装示意


传感器结构示意


将应变片贴到力敏型弹性元件上，当弹性元件受力产生变形时，应变片产生相应的应变，转化成电阻阻值的变化。
应变电阻被拉伸时，电阻阻值增大；应变电阻被压缩时，电阻阻值减小。
四个应变电阻片组成电阻矩阵，引出线有4条，红黑绿（或蓝）白，红黑是对角，一般用于馈电，绿（蓝）白是对角，一般是输出，关单片机采样。


二、变换电路

应变片选用由栅状金属泊粘贴在绝缘基片上构成的金属泊式应变片，电阻应变片感受的机械应变量一般为10-6~10-2mm,随之而产生的电阻变化率也大约在10-6~10-2数量级之间，这样小的电阻变化用一般的电阻测量仪表很难测出，必须采用一定形式的测量电路将微小的电阻变化率转变成电压的变化，才能用二次仪表显示出来。为了能够满足这一要求，变换电路使用了流行的惠斯通电桥，惠斯通电桥用于在传感器中测量电阻的微小变化的应用。这用于将电阻的变化转换为换能器的电压变化。
简单分析一下，等效为右图进行分析

惠斯通桥的基本特点就当是4个臂上的电阻阴值一样时，从一个对角加上电压时，另一个对角输出零电压。
如图，在A、C点加一个恒定电压，在B、D间办出的电压Ubd为0V。化繁为简计算如下：


在外力使传感器发生变形时，则4个应变电阻的阻值也会发生变化。


可见，BD间输出电压Ubd只与电压与电阻有关系，
若电压是恒定不变的，应变电阻基本阻值不变，则输出电压与电阻的变化量成正比。
由于应变电阻是贴同一弹性元件，温度一样，故温飘小，测量精度高。

三、拓展

家用电子的体重计也是采用的应变电阻，但其转换电路用的是半桥的。


一般这个半桥三线的应变式传感器都是偶数个使用的。
某体重计（分辨率为1KG）




拆开


传感正反面


传感接线汇聚，两黑相接，两白相接，黑白不通。四个红色为E+、E-、S+、S-


依靠四个脚对传感器传导力。


根据电路接线（两黑相接，两白相接，黑白不通。四个红色为E+、E-、S+、S-），可知四个单臂传感器的接法如下图：
右边为等效图


简单分析：
设定：所有电阻阻值相等，为R
AB间的电阻为：Rab=(Rb1+Rb2)//(Rb3+Rb4)=R
发生应变时，RB变为RB-ΔR；RA变为RA+ΔR。
AB间的电阻：R'ab=(Rb1-ΔR+Rb2-ΔR)//(Rb3-ΔR+Rb4-ΔR)=2(R+ΔR)//2(R+ΔR)=R+ΔR
电阻变化量：ΔRab=Rab-R'ab=ΔR
AB间的输出电压：
Uab=Ua-Ub=VCC(Rab+Ra)/(Ra+Rab+Ra)-VCC*Ra/(Ra+Rab+Ra)=VCC/3
发生应变时
U'ab=VCC(R+ΔR+Ra)/(Ra+ΔR+R+ΔR+ Ra+ΔR)- VCC*Ra//( Ra+ΔR+R+ΔR+ Ra+ΔR) =VCC(R+ΔR)/( 3R+3ΔR)当ΔR<<R时
U'ab=VCC/3+VCC*ΔR/(3R)
电压变化量：ΔUab=Uab-U'ab=VCC/3-VCC/3-VCC*ΔR/R=-VCC*ΔR/(3R)
若电压是恒定不变的，应变电阻基本阻值不变，且ΔR<<R时，输出电压与电阻的变化量成正比。
这个误差会大些，四个传感器在不同位置，有离散；没有使用电桥，精度会下降。

以上，纯属愚见

谢谢观赏！祝各位周末愉快！！

开心的果

问：
传感器上面的圆盘是如何无损拆下来的？

开心的果

楼主你是否需要砝码？
我有超高精度的砝码，
  5.00000000000克一个，
10.00000000000克一个，
20.00000000000克一个，
50.00000000000克一个，
https://www.mydigit.cn/thread-299740-1-1.html

wfzdm

第一个称灵敏度不错

jf201006

开心的果 发表于 2022-4-9 20:11
楼主你是否需要砝码？
我有超高精度的砝码，
  5.00000000000克一个，

我想那个电子称

jf201006

开心的果 发表于 2022-4-9 20:08
问：
传感器上面的圆盘是如何无损拆下来的？

前两天也有一帖拆电子称了。
从后面，撕开贴纸，有两个孔，对着两个螺丝。拆年螺丝就可以拿下托盘了。

qrut

前排围观大神讲课～

yinjiudong

这种电子秤基本上都自带校准功能，不过得有其最大量程的砝码

xjmar

厉害，这样了也能整好。

石墨

原理分析的细致，精华帖准备

360安仔

想知道准不准，找个500g的秤砣放上去就知道了，起码是标定过的，这个算是生活中能找到的，重量比较准的东西了

jf201006

qrut 发表于 2022-4-9 20:18
前排围观大神讲课～

过奖，过奖。
小家电，高科技，共同学习。

jf201006

360安仔 发表于 2022-4-9 20:39
想知道准不准，找个500g的秤砣放上去就知道了，起码是标定过的，这个算是生活中能找到的，重量比较准的东西 ...

家里没有杆秤啊。

阳光使者

进来学习一下！谢谢！

oldeagle

找些砝码试试看准不准，原则上反向安装会影响精度

danqrs

jf201006 发表于 2022-4-9 21:01
家里没有杆秤啊。

去超市拿娃哈哈之类的或者家里有的这种商品去称。
把数字记下来，回家再称就可以了。。。

或者买的肉啥的，塑料袋一般就0.4忽略不计。

mhtlov

应变电阻来的

ysljz

分析的很详细

玛德陛下

真会玩，我也有个，可以称0.1克的，但是实际精度没有