基于電阻應(yīng)變片式體重秤

1、基于電阻應(yīng)變片的體重秤班級(jí)：自動(dòng)化132602班 姓名：田小杰學(xué)號(hào):2013260302231.1數(shù)字電子秤簡(jiǎn)介 電子秤采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)一體化的電子稱量裝置，才能滿足并解決現(xiàn)實(shí)生活中提出的“快速、準(zhǔn)確、連續(xù)、自動(dòng)”稱量要求，同時(shí)有效地消除人為誤差，使之更符合法制計(jì)量管理和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的應(yīng)用要求。1.2 數(shù)字電子秤的基本原理 數(shù)字電子秤一般由以下5部分組成：傳感器、信號(hào)放大系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、顯示器、和量程切換系統(tǒng)。其原理圖如圖（1）所示。 圖（1） 電子秤的測(cè)量過(guò)程實(shí)際是通過(guò)傳感器將被測(cè)物體的重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，

2、放大系統(tǒng)把來(lái)自傳感器的微弱信號(hào)放大，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量通過(guò)顯示器顯示重量。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2.1 傳感器 電子秤傳感器的測(cè)量電路通常使用橋式測(cè)量電路，它將應(yīng)變電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，這就是傳感器輸出的電信號(hào)。電橋電路有四個(gè)電阻，其中任何一個(gè)都可以是電阻應(yīng)變片電阻，電橋的一個(gè)對(duì)角線接入工作電壓U，另一個(gè)對(duì)角線為輸出電壓Uo。其特點(diǎn)是：當(dāng)四個(gè)橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時(shí)，電橋輸出為零，或則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計(jì)來(lái)測(cè)量，所以電橋能夠精確地測(cè)量微小的電阻變化。 測(cè)量電路是電子秤設(shè)計(jì)電路中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，在

3、制作的過(guò)程中應(yīng)盡量選擇好元件，調(diào)整好測(cè)量的范圍的精確度，以避免減小測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差。全橋測(cè)量電橋圖（其中V0輸出為02mv） 激勵(lì)電壓: 9VDC12VDC     ；  靈敏度: 2±0.1mV/V 輸入阻抗: 405±10       ；      輸出阻抗: 350±3    

4、;              極限過(guò)載范圍: 150%        ；      安全過(guò)載范圍: 120% 使用溫度范圍: -20+60 電阻應(yīng)變片淘寶賣(mài)家：2.2 三運(yùn)放大電路 本次課程設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)放大電路，我們將采用三運(yùn)放大電路，主要的元件

5、就是三運(yùn)放大器。在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過(guò)一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器 圖（3）三運(yùn)放大電路結(jié)構(gòu)圖    為使系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差更小，傳統(tǒng)上，設(shè)計(jì)秤重、測(cè)力、轉(zhuǎn)矩及壓力測(cè)量系統(tǒng)時(shí)，輸出的數(shù)據(jù)更精確廣泛采用全橋接電阻傳感器的方法。本設(shè)計(jì)采用全橋測(cè)量電路。大多數(shù)橋接傳感器都要求較高的激勵(lì)電壓（通常為10 V），同時(shí)輸出較低的滿量程差動(dòng)電壓，約為2 mV/V。傳感器的輸出通常由儀表放大器加

6、以放大2.3間接比較型模式轉(zhuǎn)換器A/D （1）雙積分ADC簡(jiǎn)介 間接比較型A/D轉(zhuǎn)換器是先將模擬信號(hào)電壓變換為相應(yīng)的某種形式的中間信號(hào)，然后再將這個(gè)中間信號(hào)變換為二進(jìn)制代碼輸出。雙積分式ADC就是一種首先將輸入的模擬信號(hào)變換成與其成正比的時(shí)間間隔，然后再在這段時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器，所獲得的計(jì)數(shù)值就是正比于輸入模擬信號(hào)的數(shù)字量。 雙積分AD電路由積分器、比較器、計(jì)數(shù)器、參考電壓源、電子切換開(kāi)關(guān)、邏輯控制及CP信號(hào)幾部分組成，原理框圖和積分波形如圖（4）示。圖（5）所示為雙積分AD原理圖，圖中S0，S1為模擬開(kāi)關(guān)，控制邏輯包括一個(gè)n

7、為計(jì)數(shù)器，附加觸發(fā)器Fc，模擬開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路L0，L1及門(mén)G1，G2等。 轉(zhuǎn)換開(kāi)始前，令轉(zhuǎn)換控制信號(hào)Vs=0計(jì)數(shù)器和附加觸發(fā)器均置0，S0閉合，電容器充分放電，V01=0。當(dāng)Vs=1以后,S0斷開(kāi)，A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始。分下面兩個(gè)階段：1) 通過(guò)2次積分將Vi轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的時(shí)間間隔。轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)t=0,S1與Vi接通， 2) Vi通過(guò)R對(duì)C充電，積分器輸出電壓負(fù)向線性變化，積分器對(duì)Vi在0t1時(shí)間積分。 當(dāng)t=t1時(shí), 式中，Vi為0t1時(shí)的輸入模擬電壓的值。 3) 量化編碼階段。利用計(jì)數(shù)器對(duì)已知的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)至t2，完成A/

8、D轉(zhuǎn)換。從t=t1開(kāi)始，S1與參考電壓VREF接通，通過(guò)R對(duì)C反向充電，V01逐漸上升，經(jīng)t2t1時(shí)間間隔，V0=0。   因?yàn)閂REF和t1為定值，所以T2與Vi成正比，即將Vi變換為與它成正比的時(shí)間間隔。 在T2階段，將CP（周期為T(mén)c）送入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，   圖（5）雙積分A/D裝換器原理圖 由此可見(jiàn)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)所獲得的數(shù)字量正比于輸入模擬電壓。 雙積分A/D轉(zhuǎn)換器工作波形如圖（6）所示。它具有工作性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，輸出數(shù)字量與積分器時(shí)間常數(shù)無(wú)關(guān)，對(duì)干擾（如工頻干擾等）有很強(qiáng)的抑制作用，但該電路轉(zhuǎn)換速度低。2.4

9、 CT74LS290計(jì)數(shù)器介紹 由雙積分A/D裝換器轉(zhuǎn)換出的數(shù)字脈沖進(jìn)入CT74LS290計(jì)數(shù)器中進(jìn)行計(jì)數(shù)進(jìn)位計(jì)算其工作原理如下 當(dāng)輸入第 1 9 個(gè)脈沖時(shí)，百分位片計(jì)數(shù)；十分位片、個(gè)位片、十位片的 CP0 未出現(xiàn)脈沖下降沿，因而保持計(jì)數(shù)“0”狀態(tài)不變； 當(dāng)輸入第 10 個(gè)脈沖時(shí)，百分位片返回計(jì)數(shù) “0”狀態(tài)，其 Q3 輸出一個(gè)下降沿使十位片計(jì)數(shù) “1”，因此輸出讀數(shù) 為 Q3¢Q2¢Q1¢Q0¢

10、 Q3 Q2 Q1 Q0  = 00010000，即計(jì)數(shù) “0.10”。 當(dāng)輸入第 11  19 個(gè)脈沖時(shí)，仍由百分位片計(jì)數(shù)，而十分位片保持 “1”不變，即計(jì)數(shù)為“11  19”；當(dāng)輸入第 20 個(gè)脈沖時(shí)，個(gè)位片返回計(jì)數(shù)“0”狀態(tài)，其 Q3 輸出一個(gè)下降沿使十位片計(jì)數(shù)“2”，即計(jì)數(shù)為“0.20”。以后以次類推。 當(dāng)輸入第101109個(gè)脈沖時(shí)，十分位片計(jì)數(shù)；個(gè)位片的 CP0

11、60;未出現(xiàn)脈沖下降沿，因而保持計(jì)數(shù)“0”狀態(tài)不變； 當(dāng)?shù)?10個(gè)脈沖時(shí)，十分位片返回計(jì)數(shù) “0”狀態(tài)3Q¢¢輸出一個(gè)下降沿使個(gè)位片計(jì)數(shù) “1”， 因此輸出讀數(shù)為 321032103210QQQQQQQQQQQQ¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢¢=000100000000，即計(jì)數(shù)“1.00” 當(dāng)輸入第111119個(gè)脈沖時(shí)，仍由十分位片計(jì)數(shù)，而個(gè)位片保持 “1”不變，即計(jì)數(shù)為“111 &#

12、160;119”； 當(dāng)輸入第120 個(gè)脈沖時(shí)，十分片返回計(jì)數(shù)“0”  狀態(tài)3Q¢¢輸出一個(gè)下降沿使十位片計(jì)數(shù)“2”，即計(jì)數(shù)為“2.00”。以后以次類推。 由個(gè)位向十位進(jìn)位時(shí)步驟和上面一樣。 綜上所述，該電路構(gòu)成 10000 進(jìn)制四位異步加法計(jì)數(shù)器。圖（7）計(jì)數(shù)器工作原理圖2.5 集成二進(jìn)制七段譯碼驅(qū)動(dòng)器介紹  ¢輸出的信號(hào)分別進(jìn)入集成二進(jìn)制七段譯碼驅(qū)動(dòng)器中，集成二進(jìn)制七段譯碼驅(qū)動(dòng)器的使用端BI/RBO、LT和RB的功能如下所述： 消隱（滅燈）：輸

13、入BI在低電平時(shí)有效。當(dāng)BI為低電平時(shí)，不論其余輸入狀態(tài)如何，所有輸出無(wú)效，數(shù)碼管七段全暗，無(wú)顯示?？捎脕?lái)使顯示的數(shù)碼閃爍，或與某一信號(hào)同時(shí)顯示。在譯碼時(shí)，BI應(yīng)接高電平或懸空（TTL）。 燈測(cè)試（試燈）：輸入LT在低電平時(shí)有效。在BI/RBO為高電平的情況下，只要LT為低電平，無(wú)論其輸入時(shí)什么狀態(tài)，所有輸出全有效，數(shù)碼管七段全亮?？捎脕?lái)檢驗(yàn)數(shù)碼管、譯碼器和有關(guān)電路有無(wú)故障。在譯碼時(shí)，LT應(yīng)接高電平或懸空（TTL）。 脈沖消隱（動(dòng)態(tài)滅燈）：輸入RBI高電平或懸空（TTL）時(shí)，對(duì)譯碼器無(wú)影響。在BI和LT全為高電平的情況下，當(dāng)RBI為低電平時(shí)，若輸入的數(shù)碼是十進(jìn)制的零，即0000，則七段全暗，不加以顯示；若輸入的數(shù)碼不是十進(jìn)制的零，則照常顯示。 顯示數(shù)碼時(shí)，有些零可不顯示。例如，003.80中百位的零可不顯示，則十  位的零也可不顯示。小數(shù)點(diǎn)后第二位的零，如不考慮有效數(shù)字的零稱為冗余零。 脈沖消隱輸入RBI為低電平，就可使冗余零消隱。 脈沖消隱（動(dòng)態(tài)滅燈）：輸出RBO和消隱輸入BI共用一個(gè)管腳，當(dāng)它用作輸出端時(shí)，與RBI配合，共同使冗余零消隱。以3位的十進(jìn)制的零是否要顯示，取決于百位是否為零，有否顯示。這就將要用圖（8）電路中的RBO進(jìn)行判斷。在RBI