薄膜压力传感器承重测量设计与实现难点

这段时间实在是太忙了，又是忙于本科毕业论文，考研的事情也才落下帷幕。

五一期间高中的一位老师联系我商量着设计一款《基于薄膜式应变片的压力测量装置》用于科创大赛，但是大概要做成类似于电子秤一样的装置。

一般来说呢，电子秤的方案是不会用薄膜式压力传感器的作为传感器#压力传感器，大部分会选择悬臂梁式传感器、电阻应变片或者S型传感器，薄膜应变片来测重这个方案显然不是明智之选。可是在赛事方要求下，必须采用薄膜式压力传感器且测量装置应该搭在底部平台，那可谓是挑战颇大。

1、薄膜应变片特性

薄膜压力传感器不像常规金属应变片，其电阻有一个触发力，当压力大于触发力时，电阻值将会骤降继而保持一定规律。

在未触发之前，薄膜压力传感器电阻将近20M，常规的应变片电阻则相对较小，通常为120Ω，在受到形变后电阻发生变化。所以薄膜压力传感器不能像应变片那样使用差分放大电路实现精准测量。

碍于时间紧张，于是采用最简单的电路分压方案先进行测量。

2、主控和软件部分

主控制器打算使用#ESP32 使用蓝牙和手机APP传输，经过测试后发现ESP32能够正常的采集电压和传输，这里不过多赘述，主要是ESP32开启#BLE 如何和手机进行通讯，代码如下：

#include<BLEDevice.h>#include<BLEServer.h>#include<BLEUtils.h>#include<BLE2902.h>#include<driver/adc.h>// BLE 配置#define SERVICE_UUID        "4fafc201-1fb5-459e-8fcc-c5c9c331914b"#define CHARACTERISTIC_UUID "beb5483e-36e1-4688-b7f5-ea07361b26a8"constint adc2_pin = 4; BLECharacteristic *pCharacteristic;bool deviceConnected = false;
// BLE 连接状态回调classMyServerCallbacks :public BLEServerCallbacks {voidonConnect(BLEServer* pServer){        deviceConnected = true;    }
voidonDisconnect(BLEServer* pServer){        deviceConnected = false;        pServer->startAdvertising(); // 断开后重新广播    }};
voidsetup(){    Serial.begin(115200);    adc2_config_channel_atten(ADC2_CHANNEL_0, ADC_ATTEN_DB_11);// 初始化BLE    BLEDevice::init("ESP32-ADC");    BLEServer *pServer = BLEDevice::createServer();    pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());    BLEService *pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);    pCharacteristic = pService->createCharacteristic(                        CHARACTERISTIC_UUID,                        BLECharacteristic::PROPERTY_READ |                        BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY                      );    pCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902());    pService->start();    BLEAdvertising *pAdvertising = BLEDevice::getAdvertising();    pAdvertising->addServiceUUID(SERVICE_UUID);    pAdvertising->setScanResponse(true);    pAdvertising->setMinPreferred(0x06);     BLEDevice::startAdvertising();    Serial.println("BLE 已启动，等待连接...");}voidloop(){if (deviceConnected) {int sum = 0;int validSamples = 0;// 连续读取10次ADC并求平均for (int i = 0; i < 10; i++) {int raw;esp_err_t result = adc2_get_raw(ADC2_CHANNEL_0, ADC_WIDTH_BIT_12, &raw);if (result == ESP_OK) {                sum += raw;                validSamples++;            }            delay(5);  // 每次采样之间稍作延迟，避免过快        }if (validSamples > 0) {int avgRaw = sum / validSamples;float voltage = (float)avgRaw * 3.3 / 4096;unsignedlong runTimeSec = millis() / 1000;
// 发送格式：ADC:平均值 Time:秒char txString[32];sprintf(txString, "ADC:%.2f",voltage);            pCharacteristic->setValue(txString);            pCharacteristic->notify();            Serial.printf("Avg ADC: %d,Time: %lusn", avgRaw, runTimeSec);        }        delay(100);  // 控制发送频率    }    delay(1);}