基于電阻應(yīng)變式傳感器電子秤設(shè)計(jì)

1、 電子秤設(shè)計(jì)一、內(nèi)容提要電子秤具有稱(chēng)重精確度高，簡(jiǎn)單實(shí)用，攜帶方便成成本低，制作簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確，分辨率高，不易損壞和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。是家庭購(gòu)物使用的首選。其電路構(gòu)成主要有測(cè)量電路，差動(dòng)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換，顯示電路。其中測(cè)量電路中最主要的元器件就是電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器是傳感器中應(yīng)用最多的一種，廣泛應(yīng)用于電子秤以及各種新型結(jié)構(gòu)的測(cè)量裝置。而差動(dòng)放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，以滿(mǎn)足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。A/D轉(zhuǎn)換的作用是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后把數(shù)字信號(hào)輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測(cè)量結(jié)果。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容及

2、總體方案內(nèi)容是設(shè)計(jì)一個(gè)手提電子秤要求：1、電阻應(yīng)變式傳感器2、秤重范圍為2kg3、電路由測(cè)量電橋，差動(dòng)放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，顯示電路組成4、工作原理，附系統(tǒng)原理圖首先利用由電阻應(yīng)變式傳感器組成的測(cè)量電路測(cè)出物質(zhì)的重量信號(hào)，以模擬信號(hào)的方式傳送到A/D轉(zhuǎn)換器。其次，由A/D轉(zhuǎn)換電路把由差動(dòng)放大器電路把傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，然后送A/D轉(zhuǎn)換電路中。再由A/D轉(zhuǎn)換電路把接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，傳送到顯示電路，最后由顯示電路顯示數(shù)據(jù)。具體方案如下：三、單元電路的具體設(shè)計(jì)1測(cè)量電路：電阻應(yīng)變式傳感器就是將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化,再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路而最后顯示或記錄

3、被測(cè)量值的變化。在這里，我們用電阻應(yīng)變式傳感器作為測(cè)量電路的核心。并應(yīng)根據(jù)測(cè)量對(duì)象的要求，恰當(dāng)?shù)剡x擇精度和范圍度。（1）電阻應(yīng)變式傳感器的組成以及原理：電阻應(yīng)變式傳感器簡(jiǎn)稱(chēng)電阻應(yīng)變計(jì)。當(dāng)將電阻應(yīng)變計(jì)用特殊膠劑粘在被測(cè)構(gòu)件的表面上時(shí)，則敏感元件將隨構(gòu)件一起變形，其電阻值也隨之變化，而電阻的變化與構(gòu)件的變形保持一定的線(xiàn)性關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)相應(yīng)的二次儀表系統(tǒng)即可測(cè)得構(gòu)件的變形。通過(guò)應(yīng)變計(jì)在構(gòu)件上的不同粘貼方式及電路的不同聯(lián)接，即可測(cè)得重力、變形、扭矩等機(jī)械參數(shù)（2）電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路：電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為0.00050.1歐姆。所以測(cè)量電路應(yīng)當(dāng)能精確測(cè)量出很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中

4、做常用的是橋式測(cè)量電路。橋式測(cè)量電路有四個(gè)電阻，電橋的一個(gè)對(duì)角線(xiàn)接入工作電壓E,另一個(gè)對(duì)角線(xiàn)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，否則就有電壓輸出，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)量電橋如圖：稱(chēng)重傳感器它由箔式電阻應(yīng)變片電阻R1、R2、R3、R4組成測(cè)量電橋，測(cè)量電橋的電源由穩(wěn)壓電源E供給。物體的重量不同，電橋不平衡程度不同，指針式電表指示的數(shù)值也不同?；瑒?dòng)式線(xiàn)性可變電阻器RP1作為物體重量彈性應(yīng)變的傳感器，組成零調(diào)整電路，當(dāng)載荷為0時(shí)，調(diào)節(jié)RP1使數(shù)碼顯示屏顯示零。這里若考慮系統(tǒng)高穩(wěn)定性，可選用Tedea-Huntleigh的

5、2kg拉式稱(chēng)重傳感器。2差動(dòng)放大電路：(1)原理：本次設(shè)計(jì)中，要求用一個(gè)放大電路，即差動(dòng)放大電路，主要的元件就是差動(dòng)放大器。在許多需要用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)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(mǎn)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。儀表儀器放大器的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，就是典型的差動(dòng)放大器。它只需高精度LM358和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測(cè)量等數(shù)字采集的系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)中差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)圖如下：VV推導(dǎo)過(guò)程：I=i1i2R7Vo=(R8+R7+R8)I2R=(1+)Vi,R72R則Avf=1+8R7放大電路與ICL7107的連線(xiàn)示意圖如下:5V(2)所用芯片：LM358內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。LM35OOi_n=n24UK.|*I-7TGNDBLFFOLbc4202十TL4314I30IM丄311.32C