電子配料秤課程設計.

1、遼寧工業(yè)大學產(chǎn)技術基礎課程設計（論文）題目：電子配料秤院（系）： 電氣工程學院專業(yè)班級：電氣091學 號 090303007學生姓名：張寶全指導教師教師職稱起止時間課程設計（論文）任務及評語院（系）：電氣工程學院教研室：電子信息工程號 學全 寶 張課程設計 （論文） 題目量腫 重也 定的7 O 和S ?BgJ_二一 中重計 產(chǎn)初爐 生帕i種(- 數(shù)和 # 參在計1要 計1)設 能 設現(xiàn) 功課程設計論文任務m繁可、- 很的定 W構敲“ 厶冃性W侏比 芬圖確器N 肌框訓慮工 矗構燦考什 用結以并3 斗 彫繪飾，心 nrf仔，Tt較 hi旬案彭比豐 動 一億總M作 捫 慟呦M面S +?能各提方七 一

2、料 皙兇對等 分,JWT* E如川、J#路心伸0 優(yōu)連EW忖思總仙+ 、度量飢 収比的 s晶分|確先藝1刃2 0Q * PJ ?H 向 宀流 心的3 號 切 亠一口 丁是 n 常 吋通O 今 里茁 5在代 一一 O 又 O“計組的0設4出指導教師評語及成績-指年日 月遼寧工業(yè)大學課程設計說明書（論文）目錄第1章電子配料秤設計方案論證 11.1電子配料秤的應用意義 11.2電子配料秤設計的要求及技術指標 11.3設計方案論證 11.4 總體設計方案框圖及分析 2第2章電子配料秤各單元電路設計 32.1傳感器路設計32.2傳感器放大電路設計42.3比較器電路設計62.4直流穩(wěn)壓電源的設計7第3章電

3、子配料秤整體電路設計 .9.3.1整體電路圖及工作原理93.2電路參數(shù)計算103.3整機電路性能分析10第4章設計總結11參考文獻11電子配料秤設計方案論證1.1電子配料秤的應用意義配料工序是工廠中關鍵性環(huán)節(jié)。配料是采用特定的配料裝置，按照飼料配方的要求， 對多種不同品種的飼料原料進行準確稱量的過程。配料裝置的核心設備是電子配料秤。 配料秤性能的好壞，將直接影響配料質(zhì)量的優(yōu)劣。在電子配料秤的使用當中，人們常用 配料精度來評定配料秤的性能好壞。配料精度實際上是對稱量結果與真值的接近程度的 一種描述，也就是對配料系統(tǒng)誤差與隨機誤差的一種反映。采用微機控制進行稱重配料， 可以對稱量誤差進行自動補償，

4、保證配料的準確性，還可以通過微機的鍵盤和顯示器方 便地進行人機對話，完成參數(shù)設置，檢查和修改工藝設定值，并監(jiān)視稱重配料的生產(chǎn)過 程，發(fā)現(xiàn)故障及時報警。使用微機還可以調(diào)用管理程序，通過建立的模型自動完成對稱 重配料系統(tǒng)的控制。因此，采用微機控制稱重配料系統(tǒng)，可降低原料消耗，提高產(chǎn)品質(zhì) 量，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的科學管理。而電子配料秤成本低，制作簡單，測量準確，分辨率高， 不易損壞和價格便宜等優(yōu)點。1.2電子配料秤設計的要求及技術指標1. 配料精度優(yōu)于百分之一。2. 配料重量連續(xù)可調(diào)，料滿自動停止加料。3. 工作穩(wěn)定可靠。1.3設計方案論證方案一：通過秤重電橋產(chǎn)生電壓信號，經(jīng)放大電路把信號放大后輸入A/D

5、轉換芯片AD7799進行A/D轉換，轉換后的數(shù)字量輸入單片機，有單片機進行數(shù)據(jù)處理和對A/D轉換的控制，再有單片機輸出顯示信號，通過顯示電路進行顯示。此方案的優(yōu)點是可控制 性好，電路簡單，缺點是數(shù)據(jù)量大且存儲器存儲容量有限。但要求是用我們所學的數(shù)字 電路知識，運用簡單數(shù)字芯片進行設計，單片機需要編寫程序進行數(shù)據(jù)處理。故我們不采用。但是次電路過于復雜.方案二：其電路構成主要有傳感器電路電路，差動放大電路，比較器電路，首先利用由電阻應變式傳感器組成的測量電路測出物質(zhì)的重量信號，再將模擬信號放大傳送。其 次，由比較器把由差動放大器電路把傳感器輸出的微弱信號與預設的信號進行一定比較 從而得到配料的多少

6、這里采用第二種方案.1.4總體設計方案框圖及分析壓力傳感器步差動放大電路比較器1直流穩(wěn)壓電源言流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源圖一首先利用由電阻應變式傳感器組成的測量電路測出物質(zhì)的重量信號，再將模擬信號放大傳送。其次，由比較器把由差動放大器電路把傳感器輸出的微弱信號與預設的信號進 行一定比較其中測量電路中最主要的元器件就是電阻應變式傳感器。電阻應變式傳感 器是傳感器中應用最多的一種，廣泛應用于電子秤以及各種新型結構的測量裝置。而差 動放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號進行一定倍數(shù)的放大，對輸入信 號電平的要求。電子配料秤各單元電路設計2.1傳感器驅(qū)動電路設計162.2KkOhnn3.3K1

7、kuhm丄(RJ/1 kOhm/50%圖三如圖所示為壓力傳感器的驅(qū)動電路，A1與晶體管VT構成驅(qū)動電路，這里采用 VT進行電流放大，由穩(wěn)壓二極管VS的穩(wěn)壓電壓Uz通過A1加到RP上，因此RP上的電壓等于 穩(wěn)定電壓Uz.于是lz=Uz/RP.由于電壓Uz恒定不變，因此，輸出電流Iz有RP來決定。 這樣，調(diào)節(jié)RP1的阻值就能夠得到供給給壓力傳感器所需要的電流Iz.2.2傳感器及放大電路設計k Ohm:1 k Ohmk Ohm1 kOhmR11 kOhiD-WVR31 k OhmR41 kOhmR21 kOhm圖四電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。它 是壓阻式應變傳感

8、器的主要組成部分之一。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和 半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。通常是將 應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學應變基體上，當基體受力發(fā)生應力變化 時，電阻應變片也一起產(chǎn)生形變，使應變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓 發(fā)生變化。這種應變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，一般這種應變片都組成應變 電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進行放大， 再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU 顯示或執(zhí)行機構。電阻應變片的結構，它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護 片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計

9、者設計，但電 阻的取值范圍應注意：阻值太小，所需的驅(qū)動電流太大，同時應變片的發(fā)熱致使本身的 溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調(diào)零電 路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至 幾十千歐左右。如圖所示A1,A2為壓力傳感器的放大電路采用兩個運算放大器構成的差動放大電 路，增益Av=R3/R4差放的基本性能是指差放對差模信號的放大能力和對共模信號的抑制能力。差模電壓增益差模電壓增益分為單邊差模電壓增益Avds1(或Avds2)和總差模電壓增益 Avd,它們定義為：(2-2-1)(2-2-2)可見，在電路參數(shù)相同的條件下，若為差

10、放雙端輸出方式時，差模電壓增益和單管放大電路相同；而單邊差模電壓增益為單管放大電路的一半。差模輸入電阻差模輸入電阻分為單邊差模輸入電阻Rids和雙端差模輸入電阻Rid。 Rids是 指從一個輸入端到地之間看進去的輸入電阻，定義為(2-2-3)(2-2-4)(3)差模輸出電阻差模輸出電阻分為單邊差模輸出電阻Rods和總差模輸出電阻Rod Rods是指從一個輸出端到地之間看進去的輸入電阻，Rod是指從兩個輸出端看進去的輸入電阻。(1)對差模輸入信號的放大作用當差模信號Vid輸入（共模信號Vic=O）時，差放兩輸入端信號大小相等、極性 相反，即Vii = - Vi2=Vid/2,因此差動對管電流增量

11、的大小相等、極性相反，導致 兩輸出端對地的電壓增量，即差模輸出電壓Vod1、Vod2大小相等、極性相反，此時雙端輸出電壓 Vo=Vod1 Vod2=2Vod1=Vod,可見，差放能有效地放大差模輸入信 號。要注意的是：差放公共射極的動態(tài)電阻Rem對差模信號不起（負反饋）作用（2）對共模輸入信號的抑制作用當共模信號Vic輸入（差模信號Vid=0）時，差放兩輸入端信號大小相等、極性 相同，即Vi1= Vi2 = Vic,因此差動對管電流增量的大小相等、極性相同，導致兩 輸出端對地的電壓增量，即差模輸出電壓Vocl、Voc2大小相等、極性相同，此時雙端輸出電壓Vo= Voc1 Voc2=0,可見，差

12、放對共模輸入信號具有很強的抑制能 力。此外，在電路對稱的條件下，差放具有很強的抑制零點漂移及抑制噪聲與 干擾的能力。2.3比較器電路設計R110kOhm圖五如圖為比較器電路比較器是用來比較輸入信號 Vi和參考電壓Vref的電路比較器的門限電壓隨輸出電壓的變化而變化，可以用來控制加料的多少.比較器的基本特點：(1)工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)。(2)開關特性，因開環(huán)增益很大，比較器的輸出只有高電平和低電平 兩個穩(wěn)定狀態(tài)。(3)非線性，因大幅度工作，輸出和輸入不成線性關系。從輸出引一個 電阻分壓支路到同相輸入端，電路如圖943所示。當輸入電壓 Vi從零逐漸增大，且VivVT時，Vo=Vom,VT稱為上限

13、觸發(fā)電平。*飛+盡J*罵忌2.4直流穩(wěn)壓電源的設計將電網(wǎng)交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷?，一般次級電壓u2較小。2) .整流電路：將變壓器次級交流電壓u2變成單向的直流電壓u3,它包含直流成份和許多諧波分 量。3) .濾波電路：濾除脈動電壓u3中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓u4。該電壓往往隨電網(wǎng)電壓和負載電流的變化而變化。4) .穩(wěn)壓電路：它能在電網(wǎng)電壓和負載電流的變化時，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。它是直流穩(wěn)壓電 源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標。+電源整流濾波2穩(wěn)壓變壓=+器4器器器4k Ohmk Orirm(RJ/1 kOhm J50%k ormn本電路的目的是在第一級

14、穩(wěn)壓的基礎上實現(xiàn)線形高精度穩(wěn)壓，降低紋波，提高電壓調(diào)整率和負載調(diào)整率，最終達到題目的指標要求。原理如圖所示此電路繼承了DC-DC變換器的輸出電壓。在本電路中，首先輸入電壓在精密穩(wěn)壓源上產(chǎn)生一個穩(wěn)定的參考電壓， 接到由運放組成的比較電路的正端輸入腳。輸出電壓經(jīng)過電阻分壓之后反饋至運放的負 輸入端。運放的輸出電壓控制達林頓管的發(fā)射極電壓， 得到所需的高度穩(wěn)定的支流電壓。 在輸入端電路加入了過壓保護，串聯(lián)了附加電路，用于消耗過電壓存儲的電磁能量，從 而使過電壓的能理不會加到主開關的器件上，為了使主電路更安全，也加入了阻容吸收 電路。至此輸入端電路設計完畢。電子配料秤整體電路設計3.1整體電路圖及工作

15、原理PP-； R1 33： k OhrJ1 k Ohm JSDt.R3 R7*10 k Ohm首先，輸入電壓在精密穩(wěn)壓源上產(chǎn)生一個穩(wěn)定的參考電壓，接到由運放組成的比較電路的正端輸入腳。輸出電壓經(jīng)過電阻分壓之后反饋至運放的負輸入端。運放的輸 出電壓控制達林頓管的發(fā)射極電壓，得到所需的高度穩(wěn)定的支流電壓。調(diào)節(jié)RP1的阻值就能夠得到供給給壓力傳感器所需要的電流Iz .差模信號Vid輸入（共模信號Vic=0）時，差放兩輸入端信號大小相等、極性相反，即Vii= - VI2二Vid/2,因此差動對管電流增量的大小相等、極性相反，導致兩輸出端對地的電壓增量，即差模輸出電壓Vod1、Vod2大小相等、極性相反

16、，此時雙端輸出電壓Vo=Vod1-Vod2=2Vod1 = Vod,可見，有效地放大差模輸入信號。共模輸入信號具有很強的抑制能力。此外，在電路對稱的條件下，差放具有很強的抑制零點漂移及抑制噪聲 與干擾的能力。最后 比較輸入信號Vi和參考電壓Vref的電路比較器的門限電壓隨 輸出電壓的變化而變化，可以用來控制加料的多少。3.2電路參數(shù)計算SP30C系列壓力傳感器的額定壓力，對于 501為+-0.5/kgf/cm*cm，對于102為 +-1.0kgf/0+-20mv;使用溫度范圍為-20到+80C;滿標度電壓為60到140mv;失調(diào)電壓為 0+-20mv;.橋電阻為5K+-1K;驅(qū)動電流為1mv.

17、電路中的A1構成恒流源電路,調(diào)節(jié)RP2為 SP30C傳感器提供1mA勺驅(qū)動電流.由于SP30C無電零電路，因此用A2構成調(diào)零電路，調(diào) 節(jié)RP1使輸入為0時輸出也為0.A3到A5構成儀用放大器對SP30C的輸出信號進行放大3.3整機電路性能分析其電路構成主要有測量電路，差動放大電路，比較器電路。其中測量電路中最主要的 元器件就是電阻應變式傳感器。電阻應變式傳感器是傳感器中應用最多的一種，廣泛應 用于電子秤以及各種新型結構的測量裝置。而差動放大電路的作用就是把傳感器輸出的 微弱的模擬信號進行一定倍數(shù)的放大，對輸入信號電平的要求。第4章設計總結電子配料秤成本低，制作簡單，測量準確，分辨率高，不易損壞

18、和價格便宜等優(yōu)點。 在生產(chǎn)生活中占有重大的意義。本設計主要應用傳感器，放大器。尤其是傳感器應用相當廣泛，值得我們?nèi)W習。通過課程設計，我了解并發(fā)很多電路原理，而且懂得了如何辨別電路中各個部分的作用 對模擬電子技術的認識得到了進一步的提高。針對模擬電子技術書本知識得到了進一步 的鞏固，具體化就是加深了我對模電原理的結構的理解。我的收獲很大。通過課程設計 和在設計過程中遇到的問題的思考，有效的提高了我對電子電路的認識和理解，切實的 提高了我的認知模電原理的能力，補全了我的不足。通過這次課程設計，我鞏固所了學 過的知識，能用學過的功放，運放，負反饋設計電路。通過這次實際動手能力的培養(yǎng)， 我進一步熟悉了電路的結構和各元件使用方法，基本達到了能辨別電路功能，設計簡單 的應用電路的水平。參考文獻1:常健生主編檢測與轉換技術 機械工業(yè)出版社19972:陳爾紹編著傳感器使用裝置 人民郵電出版社19993: