在现代工业和日常生活中，准确测量力的大小至关重要，而称重传感器在其中扮演着关键角色。称重传感器是一种用于测量力的装置，当受到外力作用时，它会在输出端产生一个电信号。其中，应变片式称重传感器是常见的类型之一，广泛应用于各种测量重量的场景。下面，我们将深入介绍称重传感器的工作原理及其各项规格。

什么是称重传感器

称重传感器本质上是一种力传感器（Force Transducer）。传感器的功能是将一种能量形式转换为可读的电信号。具体到称重传感器，它能够把力转换为可由电子设备读取的电压。在日常生活中，应变片式（strain gauge）称重传感器为常用，几乎存在于所有测量重量的设备中，如电子秤、工业称重系统等。

称重传感器的工作原理

称重传感器内部包含附着在柔性基底上的极细电阻材料。当外力作用于称重传感器的本体时，柔性基底会发生形变，这种形变会迫使电阻材料随之变形。由于电阻条的尺寸发生了变化，其电阻值也会相应改变。

然而，电阻的变化量相对于材料的原始总电阻来说非常小，通常在 1:100 的量级。这使得直接测量电阻值变得十分困难。为了解决这个问题，柔性基底上的电阻材料被排列成一种称为惠斯通电桥（Wheatstone bridge）的电路结构。

惠斯通电桥（以其推广者查尔斯?惠斯通爵士命名）是一种钻石形状的电阻排列，每条边上都有一个电阻器。将一个激励电压施加在钻石形状的两个对角上，就可以从另外一对对角之间读取输出电压信号。通常情况下，在未施加外力时，所有电阻器的阻值都相同。惠斯通电桥的每个 “桥臂” 都是一个电阻分压器。由于所有电阻都相等，每个桥臂的输出电压也相等，这意味着输出为 0V，因为输出点位于每个分压器的中间。当施加外力时，其中一个电阻的阻值发生变化，从而改变该桥臂上的电压，导致输出端出现一个微小的电压差。

如何使用称重传感器

称重传感器的输出电压非常小，并且来自高阻抗源（即电阻分压器）。因此，为了准确读取电压，必须进行信号调理。信号调理电路必须具备高输入阻抗，以免对分压器造成负载效应；同时还需要具备高共模抑制比，因为每个桥臂上的电压是激励电压的一半；此外，还需要有较高的差分增益。这通常需要使用仪表放大器，它能满足上述所有条件。

例如，使用增益为 100 的 AD620 仪表放大器，每 1mV 的输入电压将产生 100mV 的输出。如果电桥的满量程输出为 ±25mV，则放大器的输出将为 ±2.5V。

数字信号的称重传感器

模拟信号称重传感器在使用过程中对技术要求较高，为了解决这个问题，可以选择 UART、RS485 等数字量接口的称重传感器。这类传感器支持标准的 MODBUS - RTU 通讯协议，可以方便地连接 PLC、电脑、显示模块和无线数传单元等设备，大大提高了使用的便利性和通用性。