第三课 · 称重传感器与变送器：重量怎么变成报文

前两节讲了串口和 Modbus RTU。这一节把"数据"的源头讲清楚：应变片式称重传感器怎么把重量变成电信号，变送器怎么把它变成 Modbus 报文里的数字。看懂这一课，00 03 E6 70 才不是一个玄学数字。

1. 应变片：贴在金属上的"电阻"

应变片式称重传感器的核心就两个东西：金属弹性体 + 应变片。

结构从上到下：承重板 → 弹性体（平行梁）→ 安装底座，出线在侧面。应变片贴在弹性体表面，本质上就是一个电阻（常见阻值 350Ω），跟着金属一起变形。

原理一句话：受力 → 形变 → 电阻变化。

受力时弹性体微微弯曲，上表面的应变片被拉伸（R1、R4 阻值变大），下表面的被压缩（R2、R3 阻值变小）。金属的形变极其微小——肉眼看不出来，但电阻的变化是真实存在的。

2. 惠斯通电桥：把电阻变化变成电压

单个电阻的变化太小了（毫欧级），直接测等于大海捞针。解决办法：把 4 个应变片接成惠斯通电桥。

电桥的妙处：四个桥臂电阻一起变，桥路失衡，输出一个与重量成正比的微小电压。拉伸臂和压缩臂对称布置，还顺便做了温度补偿——温度变化时四片一起变，输出互相抵消。

输出有多大？看灵敏度：

激励电压 5V × 灵敏度 2mV/V = 满量程输出 10mV

2mV/V 的意思是：每 1V 激励电压，满量程时输出 2mV。5V 激励就是 10mV 满量程——一个毫伏级的模拟信号，微弱到不能直接用。

3. 称重变送器：把毫伏变成数字

这么微弱的信号，必须交给称重变送器处理。它干两件事：

1. 给传感器提供 5V 激励电压（传感器自己是无源的）

2. 通过 AD 采集把毫伏级信号放大、转换成数字

但 AD 采到的只是数字"内码"——一个和重量成正比、但还没换算成公斤的原始数。怎么把内码变成真实重量？靠标定。

4. 标定：两个点，确定一条直线

内码和重量之间是一条直线关系，两个点就能确定它：

第一步：零点标定。 清空秤台，发送零点标定指令，记下空载时的 AD 值——图上的绿点 (AD₀, 0 kg)。

第二步：加载标定。 放上已知重量的砝码（比如 100 kg），发送加载标定指令，记下此时的 AD 值——图上的黄点 (AD₁, 100 kg)。

有了两个点，斜率就出来了：

斜率 k = 100 kg ÷ (AD₁ − AD₀)

标定参数保存在模块内部，之后每次称重直接套用这个公式：重量 = k × (AD − AD₀)。所以换传感器、挪动设备之后，都要重新标定。

5. 从 RS485 读出重量

计算出的重量值通过 RS485 接口对外输出。以 SJ101CX 为例：

通讯参数（出厂默认）：9600 bps、8 数据位、无校验、1 停止位——就是第一课讲的"9600/8/N/1"。

读重量：上位机只需发一条读保持寄存器指令：

01 03 00 00 00 02 C4 0B

意思是：问站号 1，用功能码 03，从地址 0 开始读 2 个寄存器（32 位重量）。

应答：

01 03 04 00 00 05 FC 22 F9

04 表示 4 个数据字节：00 00 05 FC = 0x000005FC = 1532——这是标定后的重量值，一个 32 位有符号整数（所以负重量也能表示）。

换算：精度 0.01 kg 时：

1532 × 0.01 = 15.32 kg

对比一下第四课的例子：255600 × 0.01 = 2556.00 kg。同一套逻辑，不同的精度和量程而已——"整数 + 精度"是称重仪表的通用套路。

6. 清零与免砝码标定

两个实用功能：

清零：秤台有残留（灰尘、残料）导致零点漂移时，发清零指令把当前状态当作零点。注意它清的是"皮重"逻辑，大重量压秤时会被拒绝。

免砝码标定：现场没有砝码怎么办？可以直接输入传感器的灵敏度（mV/V），变送器按理论值计算斜率。方便，但精度通常只有百分之一左右——因为每只传感器的实际灵敏度都和标称值有微小偏差。应急可用，正式投产还是要用砝码做两点标定。

7. 本课小结

把这一课压缩成一句话：

应变片受力变形产生电压 → 变送器 AD 采集得到内码 → 两点标定建立"内码 ↔ 重量"直线 → 通过 RS485 和 Modbus RTU 输出给上位机。

下一篇进入实战：用电脑串口助手，亲手把这 15.32 kg 读出来。