電子秤設(shè)計報告

電子秤的設(shè)計報告學(xué)號：1605111班級：測控111姓名：緒論手提電子秤擁有稱重精準(zhǔn)度高，簡單適用，攜帶方便成成本低，制作簡單，丈量正確，分辨率高，不易破壞和價錢廉價等長處。是家庭購物使用的首選。其電路構(gòu)成主要有丈量電路，差動放大電路，A/D變換，顯示電路。此中丈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，寬泛應(yīng)用于電子秤以及各樣新型構(gòu)造的丈量裝置。而差動放大電路的作用就是把傳感器輸出的輕微的模擬信號進(jìn)行必定倍數(shù)的放大，以知足A/D變換器對輸入信號電平的要求。A/D變換的作用是把模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，進(jìn)行模數(shù)變換，而后把數(shù)字信號輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出丈量結(jié)果。一、課題任務(wù)與要求1.設(shè)計題目：便攜式電子秤的設(shè)計報告2.任務(wù)與要求：1）設(shè)計一個LED數(shù)碼顯示的便攜式電子稱。2）采納電阻應(yīng)變式傳感器。3）稱重范圍0~。二、系統(tǒng)概括1.方案比較：1）設(shè)計方案一①.系統(tǒng)框圖：②.系統(tǒng)設(shè)計思路、工作原理壓力傳感器實現(xiàn)壓電變換，將壓力變換為電信號。經(jīng)過高精度差動放大器放大后。輸入給模數(shù)變換器，轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，由該數(shù)字信號控制編碼器的編碼，從而控制數(shù)碼管顯示。③該設(shè)計的好壞：長處：每個模塊的功能單調(diào)，且沒有復(fù)雜的編程問題。在整個系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時，能夠比較方便的對每個模塊進(jìn)行測試，能夠快速找到出現(xiàn)問題的模塊。比較簡單制作。弊端：使用的芯片許多，信號的噪聲較大，且數(shù)碼管與編碼器的電路比較繁瑣，在實質(zhì)焊接中簡單出現(xiàn)問題。2）設(shè)計方案二①.系統(tǒng)框圖：②.系統(tǒng)設(shè)計思路、工作原理：壓力傳感器實現(xiàn)壓電變換，將壓力變換為電信號。經(jīng)過高精度差動放大器放大后。輸入給模數(shù)變換器，從而控制數(shù)碼管顯示。③該設(shè)計的好壞：長處：每個模塊的功能單調(diào)，且沒有復(fù)雜的編程問題。在整個系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時，能夠比較方便的對每個模塊進(jìn)行測試，能夠快速找到出現(xiàn)問題的模塊。比較簡單制作。弊端：功能單調(diào)，僅能作為平時生活使用。不行有其余的功能擴展。2.方案比較在介紹每個方案時已經(jīng)對每個方案的好壞進(jìn)行了論述。以下再對每種方案的突出特色進(jìn)行比較。方案一

長處弊端易于檢查模塊許多，電路復(fù)雜功能單調(diào)方案二易于檢查功能單調(diào)模塊最少，電路簡單綜述：關(guān)于方案一，它的電路連結(jié)與方案二對比較為復(fù)雜。且功能模塊也許多，沒有方案二易于調(diào)試。成本也相對較高。這里也不采納。綜上所述，此次試驗我選擇了實驗二為最后的設(shè)計方案。其流程以下：電阻應(yīng)變數(shù)碼管式傳感器輸出信號

ICL7107顯示電路三．單元電路設(shè)計與剖析1.元器件清單表元件/集成塊型號功能說明ICL7107ICL7107雙積分A/D變換變換模-數(shù)信號R、R、R、RE350－ZAA箔式電阻應(yīng)變片傳感器1234（2kg稱重傳感器可代）RP15K電位器R、R電位器P2P3電源+5V、-5V直流電源電阻各阻值共13精細(xì)金屬膜電阻塊24k47k100k1k10k1m5k電容

各容量共,

5塊

積分電路中不可以用瓷片電容110p差動放大器Ina114ap數(shù)碼管Lg5011bsr2、電子稱工作原理當(dāng)被稱物體擱置在電子秤的稱臺上時，起重量便經(jīng)過稱體傳達(dá)給稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力-電效應(yīng)，將物體的重量變換成與被稱物體重量成必定函數(shù)（一般成正比關(guān)系）關(guān)系的電信號（電壓或電流），此信號經(jīng)放大電路放大、濾波后傳達(dá)給A/D變換器進(jìn)行變換，數(shù)字信號經(jīng)必定的電路進(jìn)行輸出顯示。因為本次課設(shè)我們使用的是硬件電路，采納芯片ICL7107，這個芯片是3位半的ADC變換芯片，一般的萬用表上使用的芯片，很經(jīng)典的雙積分AD，帶顯示驅(qū)動，能夠直接把顯示數(shù)碼管與芯片連結(jié)進(jìn)行顯示，電路構(gòu)造比使用單片機來做簡單得多，原理也清楚了然。3.丈量電路：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)的丈量電路而最后顯示或記錄被丈量值的變化。在這里，我們用電阻應(yīng)變式傳感器作為丈量電路的核心。并應(yīng)依據(jù)丈量對象的要求，適合地選擇精度和范圍度。（1）電阻應(yīng)變式傳感器的構(gòu)成以及原理：電阻應(yīng)變式傳感器簡稱電阻應(yīng)變計。當(dāng)將電阻應(yīng)變計用特別膠劑粘在被測構(gòu)件的表面上時，則敏感元件將隨構(gòu)件一同變形，其電阻值也隨之變化，而電阻的變化與構(gòu)件的變形保持必定的線性關(guān)系，從而經(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)變計在構(gòu)件上的不一樣粘貼方式及電路的不一樣聯(lián)接，即可測得重力、變形、扭矩等機械參數(shù)2）電阻應(yīng)變式傳感器的丈量電路：電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為—歐姆。因此丈量電路應(yīng)該能精準(zhǔn)丈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丈量電路。橋式丈量電路有四個電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓E，另一個對角線為輸出電壓Uo。其特色是：當(dāng)四個橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時，電橋輸出為零，不然就有電壓輸出，可利用敏捷檢流計來丈量，因此電橋能夠精準(zhǔn)地丈量細(xì)小的電阻變化。丈量電橋如圖：R25RER1P1RR3R4R6它由箔式電阻應(yīng)變片電阻R1、R2、R3、R4構(gòu)成丈量電橋，丈量電橋的電源由穩(wěn)壓電源E供應(yīng)。物體的重量不一樣，電橋不均衡程度不一樣，指針式電表指示的數(shù)值也不一樣?；瑒邮骄€性可變電阻器RP1作為物體重量彈性應(yīng)變的傳感器，構(gòu)成零調(diào)整電路，當(dāng)載荷為0時，調(diào)理RP1使數(shù)碼顯示屏顯示零。4．差動放大電路：原理：本次設(shè)計中，要求用一個放大電路，即差動放大電路，主要的元件就是差動放大器。在很多需要用A/D變換和數(shù)字收集的單片機系統(tǒng)中，多半狀況下，傳感器輸出的模擬信號都很輕微，一定經(jīng)過一個模擬放大器對其進(jìn)行必定倍數(shù)的放大，才能知足A/D變換器對輸入信號電平的要求，在此狀況下，就一定選擇一種切合要求的放大器。儀表儀器放大器的選型好多，我們這里使用一種用途特別寬泛的放大器，就是典型的差動放大器ina114ap。它只要高精度和幾個電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)勝的儀表用放大器。寬泛應(yīng)用于工業(yè)自動控制、儀器儀表、電氣丈量等數(shù)字收集的系統(tǒng)中。本設(shè)計中差動放大電路構(gòu)造圖以下：Vi1∞A1R8Vi7VoRI放大倍數(shù)的推導(dǎo)過程：I=Vi1Vi2R8R7∞A2Vo=(R8+R7+R8)IVi2=(1+2R8)Vi，R7則Avf=1+2R8R7放大電路與ICL7107的連線表示圖以下：5V∞A1V+IN-R8=30KR7=IN+KR8=30KRP3∞1MVref+A2Vref-Rp2COM5．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變換成數(shù)字信號輸出。在選擇A/D變換時，先要確立A/D變換的位數(shù)，該設(shè)計運用的是雙積分式A/D變換器ICL7107，A/D變換誤的位數(shù)確立與整個丈量控制系統(tǒng)所需丈量控制的范圍和精度相關(guān)，系統(tǒng)精度波及的環(huán)節(jié)好多，包含傳感器的變換精度，信號預(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變換器的特色a.直接輸出7段譯碼信號直接驅(qū)動LED位十進(jìn)制A/D變換器d.雙積分型電路（2）雙積分A/D變換器構(gòu)造與原理常有A/D變換器的變換方式有積分式和非積分式兩類（如逐次迫近比較式A/D變換器），雙積分式A/D變換器的基本構(gòu)成如圖，它由積分器、比較器、邏輯控制電路、閘門電路、計數(shù)器實時鐘脈沖源等電路所構(gòu)成。四、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，成本便宜，體積小巧，適用等特色。其分辨力為1克左右，在2千克的量程范圍內(nèi)經(jīng)認(rèn)真調(diào)校，測量精度可比較高。∞A1R5RR2E17107RP1數(shù)碼管顯示電34∞路R6A2稱重傳感器放大電路A/D變換這個圖是前端的丈量放大電路下邊的仿真圖就是TC7107與硬件的連結(jié)，只可是為了簡易起見我們用一個滑動變阻器取代壓力傳感器，用一個運算放大器取代三運放。從圖上能夠看出我們用了五個數(shù)碼管，此中上面的那個是作為比較，假如輸入沒超出度程，數(shù)碼管閑事1，高出量程，數(shù)碼管顯示為0。本次仿真結(jié)果的量程為，可是因為存在偏差，數(shù)碼管最小顯示為。五、調(diào)試調(diào)試過程1）．第一在秤體自然下垂已無負(fù)載時調(diào)整RP1，使顯示器正確顯示零。（2）．再調(diào)整Rp2，使秤體擔(dān)當(dāng)滿量程重量（本電路選滿量程為2千克）時顯示滿量程值。（調(diào)理Rp2衰減比）3）．而后在秤鉤下懸掛1千克的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，察看顯示器能否顯示，若有偏差，可調(diào)整RP3值，使之正確顯示1．000。（調(diào)理反向定值積2n分時間VrefVi）（4）．從頭進(jìn)行2、3步驟，使之均知足要求為止。（5）．最后正確丈量RP2、RP3電阻值，并用固定精細(xì)電阻予以取代。RP1可引出表外調(diào)整。丈量前先調(diào)整RP1，使顯示器回零。六、系統(tǒng)方案總結(jié)工作原理數(shù)顯電子秤電路原理如上圖所示，其主要部分為電阻應(yīng)變式傳感器R1、R2、R3、R4及IC2、IC3構(gòu)成的丈量放大電路，和IC1及外頭元件構(gòu)成的數(shù)顯面板表。傳感器R1采納E350~ZAA箔式電阻應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為350歐姆。丈量電路將產(chǎn)生的電阻應(yīng)變量變換成電壓信號輸出。IC2、IC3將經(jīng)變換后的