普通的印刷電路板（PCB）又找到了一個創新應用——這次是作為一種能夠測量微米級偏轉的應變儀。雖然這個概念在簡單性上很優雅，但社群討論同時顯示出人們對其可及性的興奮和對其在精密應用中實際侷限性的懷疑。
設計與功能
PCB 應變儀設計將電路板本身轉變為一個感應元件，能夠測量從微米到±3釐米範圍內的偏轉。它有4元件和2元件兩種感應配置，理論上後者提供更低的熱漂移和製造偏差。該設計特意對創客友好，組裝不需要熱風臺或迴流焊爐等專業裝置。使用者可以直接在板上整合微控制器，或透過排針連線到外部控制器。
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| PCB 應變儀專案的 GitHub 倉庫頁面，展示其設計和組裝資源 |
精密測量挑戰
社群討論集中在這種DIY方法是否能用於需要高精度的應用，如毫克級精確的秤。共識指向顯著的侷限性。與商業應變儀通常在聚醯亞胺薄膜上使用康銅電阻元件不同，FR4 PCB 材料由於其吸溼特性和熱膨脹特性而帶來固有挑戰。
「所有感測器都是溫度計，有些還能測量其他東西。」
這一富有洞察力的評論概括了 PCB 應變儀的一個基本挑戰。溫度變化顯著影響讀數，需要仔細校準和穩定的操作條件。韌體試圖透過包含5秒鐘的偏移校準程式來解決這個問題，並建議在高靈敏度測量前讓電路板達到熱穩定至少5分鐘。
材料考慮與替代方案
FR4 吸收溼氣的傾向以及其可能的機械蠕變（在持續負載下的永久變形）引起了對長期穩定性和重複性的擔憂。商業應變儀通常使用鋼製主體，正是因為它們能抵抗蠕變。對於需要真正毫克級精度的應用，社群成員建議使用 Kibble 天平、電磁線圈設計或商業應變儀等替代方案，雖然價格更高，但在各種環境條件下提供更好的穩定性。
PCB 應變儀規格：
- 板子尺寸：20 毫米 × 118 毫米，雙層
- 推薦厚度：0.6 毫米（可根據不同應用調整）
- 最小走線寬度：0.15 毫米（約 6mil）
- 感測配置：4 元件或 2 元件電橋
- 測量範圍：從微米到 ±3 釐米全量程偏轉
- 可選加強板：20 毫米 × 42 毫米矩形（可使用 3M VHB 5906 貼上）
主要限制：
- 溫度敏感性（需要 5 分鐘以上的熱穩定）
- 溼度敏感性（FR4 具有吸溼性）
- 持續負載下可能出現機械蠕變
- 每次精密測量前需要校準
實際應用
儘管在高精度計量方面有侷限性，PCB 應變儀在絕對精度不如相對測量或簡單閾值檢測重要的應用中仍有價值。該專案的定製選項，包括生成不同形狀和曲率的感應元件的工具，使其特別適合教育目的、原型設計或近似力測量足夠的應用。
對於有興趣探索應變測量而不想投資專業元件的愛好者來說，這種方法提供了一個可及的入門點。然而，那些需要在不同環境條件下進行一致、校準測量的人可能需要投資更傳統的應變儀解決方案或替代測量技術。