物聯網系統中為什么要使用稱重傳感器

聯網系統中使用稱重傳感器的原因主要有以下幾點：

全面感知與信息采集

基礎感知元件：傳感器是物聯網的感覺器官，能夠感知、探測、采集和獲取目標對象各種形態的信息。稱重傳感器作為傳感器的一種，專門用于測量和記錄物體的重量，是物聯網全面感知的主要部件之一。

電信號轉換：稱重傳感器通過將物體的重量轉換為電信號，實現了對物體重量的精確測量和記錄。這種轉換能力使得物聯網系統能夠實時獲取和處理重量數據，為后續的決策和控制提供基礎。

提升應用領域的效率和精度

工業自動化：在工業自動化領域，稱重傳感器廣泛應用于生產線上，通過實時監測物料重量，實現生產過程的精確控制和優化。這有助于提升生產效率，降低生產成本，并保證產品質量。

物流管理：在物流領域，物聯網稱重系統能夠自動識別和記錄貨物的重量，減少人工操作，提高物流效率。同時，高精度的稱重數據為物流管理和優化提供了可靠依據。

實現自動化與智能化控制

數據實時傳輸與處理：物聯網稱重系統通過內置傳感器和算法，能夠智能地識別、計算和記錄重量數據，并將數據傳輸到云端或相關系統。這有助于實現自動化和智能化控制，提高系統的響應速度和準確性。

故障檢測與預防：稱重傳感器還具備故障檢測和預防功能。當傳感器出現故障時，能夠發出警報或故障信號，提醒操作人員及時處理。此外，通過對傳感器數據的分析，可以預測潛在的故障，并采取相應的預防措施，避免生產中斷或產品質量問題。

滿足多樣化的應用場景需求

多功能性和靈活性：稱重傳感器具有多種功能和靈活性，可以根據不同的應用場景和需求進行定制和擴展。例如，可以通過添加溫度補償、抗干擾等功能來提高傳感器的性能和使用范圍。

廣泛應用領域：稱重傳感器在工業自動化、物流管理、智能家居、醫療健康等多個領域都有廣泛應用。例如，在智能家居中，稱重傳感器可以用于智能冰箱、智能廚房等設備的重量監測和控制；在醫療健康領域，則可以用于醫療護理床、醫療設備等的體重監測和健康管理。

具體應用場景

食品加工與制造：在食品加工和制造行業中，稱重傳感器被廣泛應用于生產線上的生產控制、稱量和計量等方面。例如，釀酒、面包、糖果、奶制品、肉制品等生產線都需要用到稱重傳感器，以確保產品質量和生產效率。

醫療健康：在醫療領域，稱重傳感器主要用于體重秤、血壓計等醫療設備中，用于測量患者的體重和血壓，幫助醫生更好地管理和監控患者的健康狀況。

物流運輸：稱重傳感器在物流運輸中發揮著重要作用，可以用于貨物的計量和稱重，如貨運車輛、裝卸設備、倉庫等，有助于企業更好地控制和管理物質，提高物流效率。

農業領域：在農業生產中，稱重傳感器被用于農作物的稱量和計量，如糧倉、果園、養殖場等，有助于農業生產的科學管理和產量的精確計算。

環保監測：在環保監測領域，稱重傳感器用于檢測和監測各種物質的重量變化，如環境監測站中的水質和空氣質量監測儀器等，為環保工作提供準確的數據支持。

建筑行業：在建筑行業中，稱重傳感器主要用于橋梁、高層建筑等大型結構的重量和載荷檢測，有助于確保建筑安全和質量。

除此之外，稱重傳感器還在化工、冶金、石油化工、機械制造、造紙、鋼鐵、礦山、水泥、紡織等行業發揮著重要作用。它們為各個行業和領域提供準確的數據支持，從而提高生產效率和質量。

綜上所述，物聯網系統中使用稱重傳感器是出于全面感知與信息采集、提升應用領域的效率和精度、實現自動化與智能化控制以及滿足多樣化的應用場景需求等多方面的考慮。隨著物聯網技術的不斷發展和完善，稱重傳感器將在更多領域發揮重要作用。

本文會再為大家詳解傳感器家族中的一員——稱重傳感器

稱重傳感器的定義

稱重傳感器是一種能夠將物體所受重力轉換為可測量電信號的裝置。它廣泛應用于各種稱重和測量系統中，是工業生產和商業計量中不可或缺的關鍵部件。

稱重傳感器的分類

根據不同的分類標準，稱重傳感器有多種類型。按工作原理分類，主要包括電阻應變式、差動變壓式、電容式等。按結構形式分類，有懸臂梁式、橋式、平板梁式、柱式等。此外，根據傳感器的材料不同，還有合金鋼式和鋁合金式等類型。其中：

波紋管(彎曲梁)稱重傳感器：非常適合低量程容器稱重和過程稱重。

單點式是低量程高精度的稱重傳感器。其外形如四方體形狀，測量結果非常的精準，廣泛運用于電子秤，廚房秤，貴重金屬秤等領域，是工業和農業自動化系統中不可缺少的核心部件。

S型稱重傳感器，因其形狀類似“S”，所以被稱為S型傳感器，主要用于測量固體的拉力和壓力，通常也被稱為S型拉壓兩用稱重傳感器，即可單只使用，也可以通過配組輸出多只同時使用。

剪切梁稱重傳感器：適用于中低量程的寧波辰邦稱重傳感器，尤其是罐體稱重和低外形工藝應用。

雙剪切梁稱重傳感器：通常用于罐體和料斗稱重秤和卡車秤。

圓板式稱重傳感器：是一種專為中大量程稱重的用戶提供的適用于狹窄場所的傳感器。它可以安裝在兩個組件之間進行壓縮，或通過螺紋孔用于張力。圓板式稱重傳感器即便在軸外加載的情況下也能夠提供非常準確的結果。

柱式稱重傳感器：可用于壓力或拉力，特別適用于大量程應用，常用于卡車和鐵路秤。設計的重型性質，除非裝載不當，否則可耐彎曲和變形。

本文主要講述電阻應變式，懸臂式，微型稱重傳感器。

稱重傳感器的工作原理

稱重傳感器采用金屬電阻應變片組成測量橋路，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長變細，電阻增加的原理，即金屬電阻隨所受應變而變化的效應而制成的。金屬電阻具有阻礙電流流動的性質，同一種金屬絲，一般來講，越是細長，其電阻值就越大。當金屬電阻絲受外力作用而伸縮時，其電阻值就會在某一范圍內增減。因此，將金屬絲（或膜）緊貼在被測物體上，當被測物體受外力而伸縮時，金屬電阻絲（膜）也會按比例伸縮，其阻值也會相應變化。稱重傳感器就是將金屬電阻應變片粘貼在金屬稱重梁上進行測量重量信號的。

由一個或多個能在受力后產生形變的彈性體，和能感應這個形變量的電阻應變片組成的電橋電路（如惠斯登電橋），以及能把電阻應變片固定粘貼在彈性體上并能傳導應變量的粘合劑和保護電子電路的密封膠等三大部分組成稱重傳感器。

橋式測量電路 電阻應變式稱重傳感器包括兩個主要部分，一個是彈性敏感元件：利用它將被測的重量轉換為彈性體的應變值；另一個是電阻應變計：它作為傳感元件將彈性體電阻應變式稱重傳感器。當傳感器不受載荷時，彈性敏感元件不產生應變，粘貼在其上的應變片不發生變形，阻值不變，電橋平衡，輸出電壓為零；當傳感器受力時，即彈性敏感元件受載荷P時，應變片就會發生形變，阻值發生變化，電橋失去平衡，有輸出電壓。

惠斯通電橋各個臂上電阻變化時，計算過程如下圖所示：

單個臂變化時δV = 1/4(δR/R)

兩個臂變化時δV = 1/2(δR/R)

四個臂變化時δV = δR/R

多臂變化時，R1、R3同步增減；R2、R4同步增減

應變片

電阻應變片的工作原理是基于應變效應制作的，即導體或半導體材料在外界力的作用下產生機械變形時，其電阻值相應的發生變化，這種現象稱為“應變效應”。半導體應變片是用半導體材料制成的，其工作原理是基于半導體材料的壓阻效應。壓阻效應是指當半導體材料某一軸向受外力作用時，其電阻率發生變化的現象。應變片是由敏感柵等構成用于測量應變的元件，使用時將其牢固地粘貼在構件的測點上，構件受力后由于測點發生應變，敏感柵也隨之變形而使其電阻發生變化，再由專用儀器測得其電阻變化大小，并轉換為測點的應變值。金屬電阻應變片品種繁多，形式多樣，常見的有絲式電阻應變片和箔式電阻 應變片。箔式電阻應變片是一種基于應變——電阻效應制成的，用金屬箔作為敏感柵的，能把被測試件的應變量轉換成電阻變化量的敏感元件。

懸臂式結構

如下圖所示，電阻應變片貼在懸臂的上下兩側

E型或者G型結構

如下圖所示

臂上貼了兩個應變片，為半橋式結構，如下圖所示

內部有兩個1kΩ的應變片，量程為50kg。測量時外側邊施加外力，E字形傳感器的應變梁部分和外側邊形成一個方向相反的力，中間的應變梁發生彎曲變形。E型傳感器有三種使用方式

1、使用一只傳感器配合外接電阻組成全橋測量,量程為一個傳感器的量程：50kg。對外接電阻要求較高。

2、使用二只傳感器組成全橋測量,量程為兩只傳感器的量程之和：50kgx2=100kg。

3、使用四只傳感器組成全橋測量,量程為四只傳感器的量程之和：50kgx4=200k。

HX711檢測電路

HX711是一款高精度24位A/D轉換芯片，集成了穩壓電源、片內時鐘振蕩器、數字通信功能。專為電子秤設計，提高了整機的性能和可靠性。內部框圖如下：

官方推薦原理圖設計如下圖。淘寶上有很多做好的HX711模塊，可以直接買過來做測試使用。

稱重傳感器的材料：

彈性體的材料：

稱重傳感器彈性體材料，一般選用金屬材質，可選用的材質大部分為鋁合金材質、合金鋼材質及不銹鋼材質。合金材質既有剛度保證形變一致及形變恢復，又有良好的耐候防腐性能。彈性體的主要要求就是能夠精確傳遞受力信息并保持在相同受力時的形變一致性和完全復位性。

應變片及電阻元件材料：

電阻應變片的組成復雜，是復合型制造產品，應變片的基材和應變銅質的組合千變萬化，根據其應變要求，目前，大約有近千種產品。一般，基材采用高分子薄膜材料，應變材質為高純度康銅。基材上的康銅通過光學處理后刻蝕不同感應形變的電阻柵絲。因此，電阻應變片的品質不僅與基材材質和復合的金屬純度有關，而且與復合工藝、刻蝕技術及工藝、刻蝕化學材料及后處理工藝和材料等等因素相關。

密封膠的材質：

在焊接技術及設備不充分的稱重傳感器初期階段，均采用專用硅橡膠密封膠系列。硅橡膠具有長期化學穩定性，因此，防腐、防潮、耐老化、絕緣等各項性能優異，長期以來一直是所有密封膠的首選產品。

貼片粘合劑的材質：

電阻應變片貼片用粘合劑主要采用雙組分高分子環氧系列粘合劑，高分子化學產品的性能與各個組分的物理及化學指標密切相關，如純度、分子鏈的結構和大小、儲存時間、組分的配比、分子改性、混合方式、混合熟化使用時間、固化時間、固化溫度、助劑及百分比等因素。

導線密封材料及方式：

稱重傳感器的每個組成部分都會影響傳感器最終的技術性能，一些測力傳感器僅僅采用簡單固定的方式避免傳感器導線的移動而損傷傳感器的電子電路固定，一些傳導距離很短的稱重傳感器甚至僅僅依靠膠封固定。但較大體積、重量較大的稱重傳感器，如果沒有適當導線固定或密封的方式，就是稱重傳感器最易產生故障的瓶頸。特別是加裝密封頭固定導線時，緊固件的材質及緊固力度也會給稱重傳感器的最終技術性能帶來影響。觀察者發現，很少有使用緊固件安裝使用密封粘合劑的，這樣可以避免依靠緊固力固定帶來的殘余應力，也不會由于緊固力不足而產生泄露的問題。

稱重傳感器的導線材質：

導線依然是測力傳感器組成的一部分，稱重傳感器導線的金屬材質，由于家庭電器的電線使用，質量差異都有切身體會。畢竟導線是橋路供電、信號輸出、長線激勵電壓補償的通路，鍍銀線肯定比銅線傳導效果好，銅線肯定比鋁線傳導效果好，其作用不言而喻。隨著各種高頻、無線電波等越來越多的干擾，稱重傳感器的優良屏蔽也是保護信號穩定的重要方法。另外，環境侵蝕、蟲鼠侵害、防火阻燃等也需要傳感器保護層的材料防腐防蟲防火防爆，甚至需要采用鎧甲保護、套管防護等方法。

稱重傳感器的選型參數

主要包括四個方面：

傳感器的靈敏度；

傳感器的精度；

傳感器的穩定性；

傳感器的數量和量程。

靈敏度

靈敏度越高越好，只有靈敏度高了，在進行測量物體的重量時才可以獲得更準確的數據。

但是，靈敏度越高外界對稱重傳感器的影響就越大，外界的噪音會干擾傳感器的判斷。

精度

稱重傳感器對于精度的要求非常高，這是稱重系統中非常重要的環節，稱重傳感器的精度越高，其價格也就越高。對于精度的要求只要達到符合稱重系統的儀表輸出要求水平略高即可，不用選的太高，以避免不必要的花銷。

穩定性

穩定性是傳感器長時間使用后還能繼續正常工作，穩定性高的傳感器的使用壽命越長。影響傳感器的穩定性因素，除了稱重傳感器的質量，還有稱重傳感器的工作環境，一款好的稱重傳感器環境對其影響較小。在選購稱重傳感器時，注意看一下其適用的環境，根據具體環境進行選擇稱重傳感器，選擇正確的稱重傳感器能減少環境對稱重傳感器的影響，并有利于延長稱重傳感器的使用壽命。比如在易燃易爆的環境中，就需要選用帶有防爆功能的稱重傳感器。

數量和量程

不同用途的傳感器的數量和量程不同，具體的數量和量程的選擇應根據實際測量的物體的重量和類型來定。

一般實際稱量物體的重量應在70%以下，對稱重傳感器的損耗會更小，有利于延長其使用壽命。

供應商A：西安蓋文電子科技有限公司|格魯斯

https://www.gavincc.cn/

1、產品能力

（1）選型手冊

（2）主推型號1：GML670 微型稱重傳感器

對應的產品詳情介紹

此款產品為全橋微型稱重傳感器。膠密封處理，厚度薄，精度高。主要應用于廚房秤，郵政秤或其他微型電子稱重設備。

參數

尺寸

(mm) : 34×34×1.5/2.0/2.5

硬件參考設計

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審核編輯 黃宇