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在我的上一篇文章中，我記錄了關于應變片的很多原理和參數，但是，對于應變片如何使用，如何測量并沒有了深入的探究，今天先來看一看，對于應變片，我們應當如何使用。
首先，已經確定的是，應變片作為一個傳感器，我們主要是使用他的阻值變化特性，因此我們需要對應變片的電阻進行測量。實際上，在電子檢測中，電阻是無法被直接測量的，通常我們使用的ADC都是去測量電壓，對于應變片也不例外。
之前，我在BMS的文章中記錄過BMS母線電流的檢測，當時是利用的檢流電阻來測量電量，也就是說，已知檢流電阻值R，測量R兩端的電壓來確定電阻R上面流過的電流。
利用上面的原理，我們可以猜測到，如果我們使得應變片上流過固定的電流I，那么，測定應變片兩端的電壓，就可以推算出應變片的阻值R。
如上圖，使用恒流源提供給應變片一個激勵，我們就可以通過deltaV來計算應變片的電阻值了。但是，這有些問題，那就是我們忽略了應變片的可變范圍，它的阻值變化范圍非常小，一般在0.1% ~ 0.5%之間。假設我們選擇的應變片的阻值變化范圍為0.2%，我們選擇了一個500R的應變片，也就是說，我們的應變片的阻值變化幅度為500 * 0.002，也就是1R。
這意味著什么呢？意味著我們需要檢測的范圍是1R，假設激勵電壓是1V，檢測的電壓范圍就是2mV。假設現在要求我們的ADC是12bit的分辨率，要達到這個分辨率，就得把2mV進行4096各等分，精度就要達到
0.488uV意味著，我們需要分辨出0.488ppm，百萬分之一還不到。
再加上應變片本身的材料隨溫度的變化而變化，金屬件本身隨溫度變化還有個繃脹系數，怎么測的準確呢？
這就不得不提出惠斯通電橋的概念。
上面這個圖就是惠斯通電橋的典型圖示，乍一看跟整流橋很像，但是八竿子打不著哈。
在上面的圖中，Ve是激勵電壓，Vo+和Vo-是一對差分信號。R1 ~ R4是可以接應變片的地方。是的，我們可以接四個應變片，典型的場景可以映射到我們的體重秤，一般正好是4個接觸點。
簡單的定性分析惠斯通電橋可以這樣理解，如果R1=R2=R3=R4 。Ve給定電壓是5V，那么Vo-和Vo+都是2.5V，壓差為0。如果R4減小，R3增大，那么Vo-電壓就會上升。同時R1增大，R2減小則Vo+就會降低，最終的輸出的壓差就會變大。繼續(xù)推理一下就能明白，最終的壓差可以是4個電阻變化的疊加值。
這樣一來，原來每個應變片很小的變化范圍，一下子就被放大了四倍。
這還不是最重要的，最重要的是，每個應變片的溫飄可以被消除掉，每個金屬件的膨脹系數也會被消除掉。舉個栗子，R3和R4上面的電阻溫飄和金屬件的膨脹方向是同時變大變小，這并不想影響Vo-的電壓變化。
這就是我們使用惠斯通電橋來測量應變片的根本原因。
我之前在平衡車上的應用就在這里出現了一點小問題，我選用了垂直方向的應變計，貼在了一個變形的位置上，變形的方向導致縱向應變計和橫向應變計的變化是相同的，也就是要么同時變大，要么同時變小。與此同時，我在惠斯通電橋上面的鏈接也出現了問題，把這兩個應變計鏈接宰了R3和R4的位置。這導致的最終結果是，檢測到變形的量縮小了。
又因為車體本身優(yōu)先考慮功能的結構特性，對于變形量和變形方向的分析都沒有認真分析，導致在軟件算法上處理起來很費勁，時長出現不靈敏的時候。所以說，做產品還得做到足夠細致，即便是從工程出發(fā)，也要求盡到理論基礎上來作為驗證。
所以，我們可以簡單的做個惠斯通電橋的應用說明，假設如下的測力環(huán)境下：
如果我們從頂端和底端分別貼應變片R1和R2來提高測量的精度，那么這兩個應變片的鏈接方式一定是在同一個板橋上，因為他們的變化方向相反。
今天線寫到這里，后面繼續(xù)展開應變片的4線鏈接和6線連接法，以及如何設計激勵電源和ADC的參考電源的內容。
