单个力传感器的测量（类似天平），有什么高深的诀窍在里面？

68336016 · 发表于 2020-5-31 10:00:01

之前用ADS1230给人做个东西，用途很简单，就是测下力多少N而已，量程1000N，误差1，2N都可以，听起来没精度要求。
算起来，传感器满量程时候，AD读数大概2^17=131072。

开始用的是悬臂梁传感器，这种传感器结构简单，读数也很快稳定下来。

后来换成下图这种小传感器，观测AD值，会不断朝一个方向变化，1分钟就能变化几十，实测一个小时AD变了2000多，相对于满量程131072，这个变化量已经太大了。
对方买了个现成的表头接上传感器来试验（相同测量结构和传感器），读数能做到很稳定，图中红线示意的力加载角度变化一点仍然能保持读数稳定。
这种鼓型传感器对角度是很敏感的，角度变了一点，真实读数肯定变化的。

传感器有蠕变，这个是知道一点点概念。
上面说的表头读数稳定，就是抗蠕变算法来处理的么？不同材质的传感器蠕变特性不同，这表头怎么就能做到适应各种传感器呢？

gyzzg2030 · 发表于 2020-5-31 10:30:20

蠕变是指很长时间工作过程中的传感器应变特性变化，你这1小时变化这么多，应该不是蠕变，人家换了表头，是否你的除了传感器，放大采集部分哪里有漂移

68336016 · 发表于 2020-5-31 10:33:57

本帖最后由 68336016 于 2020-5-31 10:35 编辑

gyzzg2030 发表于 2020-5-31 10:30
蠕变是指很长时间工作过程中的传感器应变特性变化，你这1小时变化这么多，应该不是蠕变，人家换了表头，是 ...

我的板采集到的应该是真实AD值，因为之前用悬臂梁传感器，测一个晚上，AD值波动也就2，30，如实计算显示就行。
只不过现在换的这个传感器，有负载时读数就是一直跑的，不过不加负载时候，长时间读取AD值也是波动很小的。

都是电桥式传感器，电气上不会有什么差别，就是结构不同了，ADS1230也是集成了PGA放大器的，等于传感器直接到芯片差不多。

spacekey · 发表于 2020-5-31 10:40:27

显然软件算法用了滤波

gyzzg2030 · 发表于 2020-5-31 11:15:25

蠕变的时间以月年来衡量的，短时间是看不出来的，最简单的处理就是上电时零点补偿和校准，眼看着都漂，那不是电路就是传感器问题了。如果是来回漂，人家的表头稳定，可能是滤波算法，如果传感器的问题，往一个方向跑，人家的表头也没反应，这传感器和表头就都是废物了

68336016 · 发表于 2020-5-31 11:26:39

本帖最后由 68336016 于 2020-5-31 11:28 编辑

gyzzg2030 发表于 2020-5-31 11:15
蠕变的时间以月年来衡量的，短时间是看不出来的，最简单的处理就是上电时零点补偿和校准，眼看着都漂，那不 ...

悬臂梁的传感器，我自己试过虽然每次上电零点不同，但是做下校准，起码半小时内读数是稳定的，再久一些也就变化个千分之三左右，之后就不会变化了。
但是这鼓型小传感器，上电开始测量就开始往一个方向跑。过几天让对方把表头寄过来，看下这表头怎么做到稳定的。接我自己的板，起码得变化一个小时后，才停下变化的趋势。

study_hardware · 发表于 2020-5-31 19:48:06

悬臂梁的传感器也叫称重传感器，弹性体是一个铝块，中间挖个洞用来控制传感器的零点和灵敏度，这种传感器工艺简单，价格便宜，温漂和蠕变相对小，但是缺点就是体积很大，灵敏度都很低，需要后面接的运放放大倍数很大这样运放的温漂就会被引入或者用高位ad采集。
另外一种就是上面图那种圆形的力传感器，这种硅扩散原理的力传感器，它制作的原理是在显微镜下把应变片丝印到上面的那个膜片上，然后用高温烧结的方式固定应变片，最后还要邦线出来，因为应变片非常小。这种传感器优点就是体积可以做很小，灵敏度都比较高，5v供电情况下输出100mv，但是也是因为灵敏度高所以温漂和蠕变都比较大，用手摸下输出零点就是出现明显的漂移，，价格也比较贵，te有很多这种传感器，国内也有几家做但是做的效果不怎么样。
你的这个问题我觉得就是传感器本身蠕变和温漂导致，你可以单独测试传感器把后面电路去掉。

amigenius · 发表于 2020-5-31 19:59:46

68336016 发表于 2020-5-31 11:26
悬臂梁的传感器，我自己试过虽然每次上电零点不同，但是做下校准，起码半小时内读数是稳定的，再久一些也 ...

看您这个描述，悬臂梁应变桥的传感器每次上电零点也不同，您电路是肯定有问题的。可以的话把电路发上来看看，一眼便知。

68336016 · 发表于 2020-5-31 21:34:09

study_hardware 发表于 2020-5-31 19:48
悬臂梁的传感器也叫称重传感器，弹性体是一个铝块，中间挖个洞用来控制传感器的零点和灵敏度，这种传感器工 ...

难怪空载时候，我两个手指轻轻夹住传感器外壳边缘，都导致读数变化1，2百。

68336016 · 发表于 2020-5-31 21:38:07

amigenius 发表于 2020-5-31 19:59
看您这个描述，悬臂梁应变桥的传感器每次上电零点也不同，您电路是肯定有问题的。可以的话把电路发上来看 ...

你好，我是完全参考ADS1230那个开发板原理图做的。
我说的传感器每次上电零点不同，指的是AD值有所差异，但是加一个砝码，测出的前后差值，还是准的。
图发上来了，帮忙看下，我之前在论坛找资料时候，知道你曾经搞过精度很高的称重测量。

xiatao1800 · 发表于 2020-5-31 22:31:41

传感器内阻是一样吗？仪表供桥电压是一样吗？这都影响信号灵敏度

amigenius · 发表于 2020-5-31 22:56:13

68336016 发表于 2020-5-31 21:38
你好，我是完全参考ADS1230那个开发板原理图做的。
我说的传感器每次上电零点不同，指的是AD值有所差异， ...

您好，谢谢您记得我，以至于不得不给您提供点支持，但无奈还在这个行业里混，虽然不是主力产品，故也不能说的太透了，请原谅。大致如下：
1.传感器本身质量必须可以。一般合格的电桥，都有温补片，温度不超出范围内的，其温漂在其规格书范围之内，就拿最常用也是最低级的C3级，每10°C是少于0.02%的。所以合格的传感器，您实验室上电测试时，温度变化不大的情况下，每次上电，其AD读数应该是一致的。
2.传感器激励电源和参考电压必须绝对同步，最好是同一源，必须非常干净，当然精度不太高的话，有点文波没关系，不稳压也没关系。
3.传感器至AD芯片滤波网络很重要，合适的网络结构是其一，其二必须使用低温漂低噪声电阻（最好是线绕），电容要使用进口校正电容（有几个品牌很不错），磁珠和电感必须带屏蔽罩。这个主要是针对噪声，跳动问题。
4.屏蔽和接地，以及PCB Layout很重要。
以上措施做好了，配合好用的24Bit AD（其实进口大品牌的都很不错，是能达到规格书上的No missing codes 的，而且大多数IC的体质是优于规格书上的，因为规格书说的是最差体质都保证在范围内），100Kg做个0.1g不是问题。

lzg1987 · 发表于 2020-5-31 23:04:07

amigenius 发表于 2020-5-31 22:56
您好，谢谢您记得我，以至于不得不给您提供点支持，但无奈还在这个行业里混，虽然不是主力产品，故也不能 ...

请问R29,R31及周边电容用普通的会引起正向反向偏差么？

amigenius · 发表于 2020-5-31 23:06:52

lzg1987 发表于 2020-5-31 23:04
请问R29,R31及周边电容用普通的会引起正向反向偏差么？

精密测量，电阻电容的热噪声，漏电流都会产生较大影响。

amigenius · 发表于 2020-5-31 23:12:12

坛里有几位称重行业的巨擘大神，我也不敢班门弄斧，而且这个也不是我的主业，粗略有点研究，滥竽充数而已。

lzg1987 · 发表于 2020-5-31 23:14:21

amigenius 发表于 2020-5-31 23:06
精密测量，电阻电容的热噪声，漏电流都会产生较大影响。

谢谢指导，这些没注意过，只注意计算截止频率了。

sanwa · 发表于 2020-6-1 09:11:17

好奇，继续关注

boceyibiao · 发表于 2020-6-1 10:22:55

在这个行业混了快20年了，也不能明说，简单说几下吧，电路有点问题，除非都用低温票高精度的阻容器件，第二这个有算法的，算法很关键。不能多说，还得给别人留口饭吃，呵呵

单个力传感器的测量（类似天平），有什么高深的诀窍在里面？

本帖子中包含更多资源

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！

本帖子中包含更多资源