“將 PCB 本身作為傳感元件的應(yīng)變測量裝置，通過檢測 PCB 變形引起的電學(xué)特性變化來測量機械應(yīng)變或位移。”

外部 ADC（U5）可以省略，模擬電壓可以直接在 “OUT ”引腳上采樣。

也可以省略偏置電壓發(fā)生器（U8、U4），方法是在 U8 的引腳 2 和 3 之間放置一根跳線。這樣做的結(jié)果是，在沒有施加力的情況下，輸出端會有可測量的電壓。

1. 壓阻效應(yīng)

   PCB上的導(dǎo)電銅箔在受力變形時，其幾何形狀（長度、橫截面積）發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻值改變。這一現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)，是PCB應(yīng)變片的核心原理。

2. 惠斯通電橋

   項目中采用四元件全橋電路（或兩元件半橋），將四個應(yīng)變電阻對稱布置在PCB上。當(dāng)PCB彎曲時，部分電阻拉伸（阻值增大），另一部分壓縮（阻值減?。姌蚴Ш猱a(chǎn)生差分電壓。這種設(shè)計能放大微小信號并補償溫度漂移。

3. 信號調(diào)理與放大

   電橋輸出的微弱電壓（通常在微伏至毫伏級）通過運算放大器（如儀表放大器）放大，再經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由微控制器處理（如Seeed Studio XIAO RP2040）。

技術(shù)特點

1. 集成化設(shè)計

• 傳感元件直接集成在PCB上，無需額外粘貼傳統(tǒng)應(yīng)變片，簡化結(jié)構(gòu)。
• 可定制形狀（如弧形或特定幾何結(jié)構(gòu)），通過項目中的draw_footprint.ipynb生成優(yōu)化輪廓。

• 靈敏度與量程

• 靈敏度達微米級變形檢測，全量程覆蓋±3厘米位移。
• PCB厚度（推薦0.6mm）影響靈敏度：更薄則靈敏度高但易損，更厚則反之。

• 溫度補償

• 四元件全橋配置可抵消溫度變化引起的共模干擾。
• 兩元件半橋版本（strain_gauge_3_rotated）進一步降低熱漂移和制造誤差。

• 低功耗與易用性

• 支持外部或板載ADC，可省去偏置電路（需軟件校準靜態(tài)偏移）。
• 手工焊接友好，無需專業(yè)設(shè)備（如回流焊）。

原理圖 & PCB

倉庫 & 下載

可以在Github中獲取開源倉庫：
https://github.com/vapetrov/PCB_strain_gauge