手提電子秤綜述

手提電子秤)綜述手提電子秤)綜述16/16手提電子秤)綜述成績評定：傳感器技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目手提電子秤大綱手提電子秤擁有稱重精確度高，簡單合用，攜帶方便成成本低，制作簡單，測量正確，分辨率高，不易損壞和價(jià)格低價(jià)等優(yōu)點(diǎn),是家庭購物使用的首選。其電路組成主要有測量電路，差動(dòng)放大電路，A/D變換，顯示電路。其中測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式結(jié)構(gòu)的測量裝置。而差動(dòng)放大電路的作用就是把傳感器輸出的稍微的模擬信號(hào)進(jìn)行必然倍數(shù)的放大，以滿足A/D變換器對輸入信號(hào)電平的要求。A/D變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)變換，爾后把數(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量結(jié)果。要點(diǎn)詞：電子秤測量顯示傳感器課程設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求12.1設(shè)計(jì)任務(wù)12.2設(shè)計(jì)要求2三、設(shè)計(jì)步驟及原理解析2設(shè)計(jì)方法23.2設(shè)計(jì)步驟23.3設(shè)計(jì)原理解析4四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與領(lǐng)悟10五、參照文件11傳感器課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的電子秤是平常生活中常用的電子衡器，廣泛應(yīng)用于商場、大中型商場、物流配送中心。電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機(jī)械式稱量工具。對照傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量工具，電子秤擁有稱量精度高、裝機(jī)體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作、使用等優(yōu)點(diǎn)，在外形布局、工作原理、結(jié)構(gòu)和資料上都是嶄新的計(jì)量衡器。目前市場上使用的稱量工具，也許是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也許運(yùn)行不能靠，且成本高，精度牢固性不好，調(diào)整時(shí)間長，易損壞，維修困難，裝機(jī)容量大，能源耗資大，生產(chǎn)成本高。而且目前市場上電子秤產(chǎn)品的整體水平不高，部分小型企業(yè)產(chǎn)質(zhì)量量差且技術(shù)力量單薄，設(shè)備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn)質(zhì)量量在低水平徘徊。因此有針對性地開發(fā)出一套有合用價(jià)值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上戰(zhàn)勝上述諸多缺點(diǎn)，改進(jìn)電子秤系統(tǒng)在應(yīng)用中的不足之處，擁有現(xiàn)實(shí)意義.二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)任務(wù)：1）整體電路設(shè)計(jì)（畫出電路組成框圖）；2）信號(hào)檢測電路設(shè)計(jì)；3）信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)，電路參數(shù)采用、數(shù)據(jù)計(jì)算；4）Ａ/Ｄ變換電路設(shè)計(jì)；5）顯示電路設(shè)計(jì)。１傳感器課程設(shè)計(jì)2.2設(shè)計(jì)要求：1）采用電阻應(yīng)變式傳感器組成測量電橋；2）電路組成：測量電橋、運(yùn)算放大電路、Ａ/Ｄ變換、顯示電路；3）稱重范圍為：2～５kg；4）假設(shè)在實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)步行模擬實(shí)驗(yàn)，測量出需經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定的參數(shù)或系數(shù)。三、設(shè)計(jì)步驟及原理解析設(shè)計(jì)方法依照設(shè)計(jì)要求，采用電阻應(yīng)變式傳感器,它是以電阻應(yīng)變計(jì)為轉(zhuǎn)換元件的電阻式傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（變換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。?，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化變換為電信號(hào)（電壓或電流），進(jìn)而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。設(shè)計(jì)步驟第一利用由電阻應(yīng)變式傳感器組成的測量電路測出物質(zhì)的重量信號(hào)，以模擬信號(hào)的方式傳達(dá)到A/D變換器。２傳感器課程設(shè)計(jì)其次，由A/D變換電路把由差動(dòng)放大器電路把傳感器輸出的稍微信號(hào)進(jìn)行必然倍數(shù)的放大，爾后送A/D變換電路中。再由A/D變換電路把接收到的模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，傳達(dá)到顯示電路，最后由顯示電路顯示數(shù)據(jù)。詳盡方案以下：電阻應(yīng)變式差動(dòng)放大電路A/D變換電路顯示電路傳感器輸出放大信號(hào)（雙積分）圖1安裝芯片要點(diǎn)1）.辨別引腳：芯片的第一腳，是正放芯片，面對型號(hào)字符，爾后，在芯片的左下方為第一腳。（2）.要點(diǎn)點(diǎn)的電壓：芯片第一腳是供電，正確電壓是DC5V。第36腳是基準(zhǔn)電壓，正確數(shù)值是100mV，第26引腳是負(fù)電源引腳，正確電壓數(shù)值是負(fù)的，在－3V至－5V都認(rèn)為正常，但是不能夠是正電壓，也不能夠是零電壓。芯片第31引腳是信號(hào)輸入引腳，能夠輸入±199.9mV的電壓。在一開始，能夠把它接地，造成“0”信號(hào)輸入，以方便測試。（3）.注意芯片27,28,29引腳的元件數(shù)值，它們是0.22uF,47K,0.47uF阻容網(wǎng)絡(luò)，這三個(gè)元件屬于芯片工作的積分網(wǎng)絡(luò)，不能夠使用磁片電容。芯片的33和34腳接的104電容也不能夠使用磁片電容。３傳感器課程設(shè)計(jì)（4）.注意接地引腳：芯片的電源地是21腳，模擬地是32腳，信號(hào)地是30腳，基準(zhǔn)地是35腳，平常使用情況下，這4個(gè)引腳都接地。（5）.比率讀數(shù)：把31腳與36腳短路，就是把基準(zhǔn)電壓作為信號(hào)輸入到芯片的信號(hào)端，這時(shí)候，數(shù)碼管顯示的數(shù)值最好是，平常在－之間，越湊近越好。這個(gè)測試是看看芯片的比率讀數(shù)變換情況，與基準(zhǔn)電壓詳盡是多少mV沒關(guān)，也無法在外面進(jìn)行調(diào)整這個(gè)讀數(shù)。若是差的太多，就需要更換芯片了。設(shè)計(jì)原理解析1．測量電路：電阻應(yīng)變式傳感器就是將被測物理量的變化變換成電阻值的變化,再經(jīng)相應(yīng)的測量電路而最后顯示或記錄被測量值的變化。在這里，我們用電阻應(yīng)變式傳感器作為測量電路的核心。并應(yīng)依照測量對象的要求，適合地選擇精度和范圍度。（1）電阻應(yīng)變式傳感器的組成以及原理：電阻應(yīng)變式傳感器簡稱電阻應(yīng)變計(jì)。當(dāng)將電阻應(yīng)變計(jì)用特別膠劑粘在被測構(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)件的變形保持必然的線性關(guān)系，進(jìn)而經(jīng)過相應(yīng)的二次儀表系統(tǒng)即可測得構(gòu)件的變形。經(jīng)過應(yīng)變計(jì)在構(gòu)件上的不同樣粘貼方式及電路的不同樣聯(lián)接，即可測得重力、變形、扭矩等機(jī)械參數(shù)４傳感器課程設(shè)計(jì)（2）電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路：電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為0.0005—0.1歐姆。因此測量電路應(yīng)當(dāng)能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中做常用的是橋式測量電路。橋式測量電路有四個(gè)電阻，電橋的一個(gè)對角線接入工作電壓E，另一個(gè)對角線為輸出電壓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，否則就有電壓輸出，可利用矯捷檢流計(jì)來測量測量電橋如圖：圖2它由箔式電阻應(yīng)變片電阻R1、R2、R3、R4組成測量電橋，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源E供給。物體的重量不同樣，電橋不平衡程度不同樣，指針式電表指示的數(shù)值也不同樣?；瑒?dòng)式線性可變電阻器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)治RP1使數(shù)碼顯示屏顯示零。這里若考慮系統(tǒng)高牢固性，可采用５傳感器課程設(shè)計(jì)Tedea-Huntleig的2kg拉式稱重傳感器。2．差動(dòng)放大電路：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。在好多需要用A/D變換和數(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)都很稍微，必定經(jīng)過一個(gè)模擬放大器對其進(jìn)行必然倍數(shù)的放大，才能滿足A/D變換器對輸入信號(hào)電平的要求，在此情況下，就必定選擇一種吻合要求的放大器。儀表儀器放大器的選型好多，我們這里介紹一種用途特別廣泛的儀表放大器，就是典型的差動(dòng)放大器。它只需高精度LM358和幾個(gè)電阻器，即可組成性能優(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)圖以下：推導(dǎo)過程：I=Vi1Vi2Vi1∞R7A1Vo=(R8+R7+R8)IR8ViR7IVo=(1+2R8)Vi，R8R7則Avf=1+2R8∞A2R7Vi2圖3６傳感器課程設(shè)計(jì)圖4:（2）所用芯片：適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也合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，運(yùn)算放大器的場合。3．A/D變換：A/D變換的作用是進(jìn)行模數(shù)變換，把接收到的模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)輸出。在選擇A/D變換時(shí)，先要確定A/D變換的位數(shù)，該設(shè)計(jì)運(yùn)用的是雙積分式A/D變換器ICL7107，A/D變換誤的位數(shù)確定與整個(gè)測量控制系統(tǒng)所需測量控制的范圍和精度有關(guān)，系統(tǒng)精度涉及的環(huán)節(jié)好多，包括傳感器的變換精度，信號(hào)預(yù)辦理電路精度A/D變換器以及輸出電路等。（1）ICL7107雙積分型的A／D變換器的特點(diǎn)a.直接輸出7段譯碼信號(hào)b.7107直接驅(qū)動(dòng)LED位十進(jìn)制A/D變換器d.雙積分型電路2）雙積分A/D變換器結(jié)構(gòu)與原理７傳感器課程設(shè)計(jì)常有A/D變換器的變換方式有積分式和非積分式兩類（如逐次逼近比較式A/D變換器），雙積分式A/D變換器的基本組成如圖，它由積分器、比較器、邏輯控制電路、閘門電路、計(jì)數(shù)器及時(shí)鐘脈沖源等電路所組成。UoCRUom-UxS1-A1++A2-t1t2t3tS2UREFT1T2(b）雙積分波形邏輯控制電路閘門電路時(shí)鐘源十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路組成框圖圖6-2-6雙積分式A/D變換圖5整體工作電路原理圖數(shù)顯電子秤擁有正確度高，易于制作，成本廉價(jià)，體積小巧，實(shí)用等特點(diǎn)。其分辨力為1克左右，在2千克的量程范圍內(nèi)經(jīng)仔細(xì)調(diào)校，測量精度可比較高。８傳感器課程設(shè)計(jì)∞A1RRER7107RP數(shù)碼管顯示RR∞電路RA2稱重傳感器放大電路A/D變換圖6R1RERRRLM358RRRR圖7９傳感器課程設(shè)計(jì)四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與領(lǐng)悟目前，電子秤正朝著小型化、高精度、智能化方向發(fā)展。ICL7106采用較小的封裝，尺寸很小，所需的外面器件也很少，滿足了電子秤小型化的需求；其內(nèi)置各種控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器，而且能夠經(jīng)過SPI接口方便地控制和讀取這些寄存器，滿足了電子秤智能化的需求。因此ICL7106是電子秤中模數(shù)變換器的想選擇。在電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)中，我花了大量的時(shí)間和精力進(jìn)行資料查閱和方案論證，結(jié)合自己所學(xué)，仔細(xì)解決每一個(gè)功能模塊中遇到的問題．有時(shí)，為認(rèn)識(shí)決一個(gè)詳盡問題，竟到了冥思苦想的地步．在設(shè)計(jì)完各個(gè)功能模塊此后，我用Protel99SE繪圖軟件進(jìn)行了各個(gè)模塊的繪制，并最后繪制成一個(gè)總的電路原理圖，收到了很好的收效。但由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，電路中還有些功能不夠完滿，參數(shù)不夠精確，而且抗攪亂能力也不夠好?？傊?，在此次課程實(shí)質(zhì)中，我學(xué)會(huì)了怎樣把自己所學(xué)的書本知識(shí)應(yīng)用到實(shí)處。經(jīng)過詳盡的操作，我掌握了各個(gè)功能模塊的接口設(shè)計(jì)方法，無論是在設(shè)計(jì)思想還是在著手能力上都有了很大的提高。此后次的課程設(shè)計(jì)中，我真切的意識(shí)到，在今后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)質(zhì)，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)質(zhì)中間，課程設(shè)計(jì)更是這樣，只有經(jīng)常的著手，理論與實(shí)質(zhì)結(jié)合的過程中才開門看見外面的世界是這樣之大，仿佛井底之蛙跳上井沿過程中要有很好的團(tuán)結(jié)合作意識(shí)和責(zé)任感，積極的參加到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的談?wù)撝腥ィ瑢W(xué)習(xí)和聽取別人的建議，我也主動(dòng)的公布建議，用一個(gè)積極進(jìn)步、激情樂觀的態(tài)度面１０傳感器課程設(shè)計(jì)對每日的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)生活，讓我的學(xué)習(xí)生活豐富多彩。五、參照文件1】何道清張禾等.傳感器與傳感器技術(shù)[M]，科學(xué)初版社，2011年第2版；2】張琳娜，劉武發(fā)．傳感檢測技術(shù)及應(yīng)用[M]，中國計(jì)量初版社，1999；3】康華光等.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M]高等教育初版社，