电子秤原理，电子秤原理及电路图。

投稿用户 • 2022年11月7日 am8:35 • 网络资讯 • 阅读 593

小时候我曾用过的老式的称是图1这样的，其实就是利用了杠杆原理，也称为杠杆平衡条件，其公式为：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即

F1* L1*= F2 *L2

其中，F1或F2表示力，L1/L2表示距离。

从公式可看出，距离中心点越远，则越省力；距离中心点越近，则越费力。

传说阿基米德曾说过：“给我一个支点，我就能撬起整个地球！”，正是利用杠杆原理进行夸张一点的说法，金字塔那些2.5吨重的石块也是大量运用杠杆原理搭建起来的，当然也有可能是外星人运用法力放上去的，哈哈。

以手提绳纽的称杆位置为杠杆平衡的中心点，秤砣端距离中心点远，秤钩端则距离中心点近，所以利用小小的秤砣可以称重很多倍的物品。

图1 传统称

还有一种称作弹簧秤，如图2所示，在弹簧下方挂钩承受待称重物品，受重力的影响，弹簧会变形而拉长，根据到底拉长了多少来计算物品的重量。

可以根据胡可定律来进行计算，公式如下：

F = k * x

其中，F表示力，k表示弹性系数，x表示弹簧的伸长量或压缩量。

从公式可以看出，弹簧的弹力F和伸长量(压缩量)x成正比，待称重物品越重，弹簧就被打得越长，通过弹簧变形程度在标尺上的体现，我们就知道物品的重量啦。不要称太重的物品哦，咔擦断了你来赔哈。

但是弹簧秤称重范围小，精度不高，多次测试会有误差，并不能够大量得到应用。

图2 弹簧秤(参考图)

随着时代的发展，电子秤登上了历史舞台，也将代替这些传统称，电子秤无疑发挥越来越重要的作用。真正现代意义上的电子秤是由达芬奇改进的(OMG,怎么哪里都有达芬奇啊，真是个天才)，优点太多，比如重量轻、量程广、精度高、人机界面、功能全面、智能化等等，就不细说了，我们就好奇它到底怎么实现精确称重的。

图3 电子秤(参考图)

电子秤基本思路如下：

图4 电子秤原理框图

当待测物品放置在电子秤的称台上时，其重量通过称体传递到称重传感器上，产生力-电效应，即转化为电压信号，该信号与待称物体重量成一定函数比例关系，由于信号太微弱需要进行滤波放大，再将信号由模拟信号转化为主控单元可以识别的数字信号，主控单元会实时监测称重传感器的值，并同时与人机界面进行交互处理。

其实，我很佩服那些传感器的发明及创新者，第三次技术革命开始以来，我们不知不觉处在信息爆炸的时代，获取准确信息是创新产品开发的前提，需要通过传感器获取可靠精密的信息并转化为我们可以识别处理的信号，只有这些基础信息才能有我们五花八门的高效、高精度、高可靠性、智能化的产品，因此说，传感器的使用和技术探索是当代现代化工业的基础之一。

要知道电子秤怎么称的重量，那我们需要知道称重传感器实现的原理。

电子秤里面有个小小的弹片，当有物品压在其上时形状会发生变化，此时附在弹片上的应变片电阻值会发生相应的变化，这些电阻组成了惠斯通电桥电路。

为什么要连接为惠斯通电桥呢？因为惠斯通电桥线路最常见最简易，可用于较为精确的电压测量，当惠斯通电桥中电阻阻值(如称重传感器内的应变片)发生微小变化时，能够将电阻的变化转化为比较精确的对应比例的电压变化。

如下图所示的惠更斯电桥电路：

图5 惠更斯电桥电路图

惠更斯电桥电压的计算方法如下：

图6 惠更斯电桥公式

其中，Vin表示传感器的输入供电电压，R1～R4为应变电阻值，Vout表示输出电压。

当电子秤不承受载荷时，应变片将无变化，R1～R4电阻相同，电桥处于平衡状态，输出电压Vout为0V;

当电子秤承受载荷时，应变片拉长，R1～R4电阻产生细微变化，打破电桥平衡状态，输出电压Vout不为0V，输出电压大小取决于应变片灵敏系数和应变量，据此我们可以找到输出电压和载荷的对应关系，最终将该电压信号进行放大转换等处理，交给主控单元进行进一步信号处理及控制显示。

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