基于電子應變式傳感器電子稱的制作

職業(yè)技術學院課程設計〔論文〕基于電子應變式傳感器電子稱的制作姓名：指導教師：專業(yè)名稱：所在系部：2023年5月設計任務及要求：

設計任務：利用電阻應變式傳感器制作一個電子稱，測量范圍為2kg,其分辨力為1克，測量精度0.5％RD±l字要求：1、電阻應變式2、秤種范圍為2kg3、電路由測量電橋，差動放大電路，A/D轉換電路，顯示電路組成指導教師簽名：2023年3月20日二、指導教師評語：指導教師簽名：2023年5月20日三、成績2023年6月10日摘要電阻應變式傳感器具有測量范圍廣、精度高、誤差小和線性特性等優(yōu)點，且能在惡劣環(huán)境下工作，在力、壓力和重要測試中有非常廣泛的應用，力傳感器具有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。所以電阻應變式力傳感器制作的數顯電子稱具有準確度高易于制作，簡單實用、本錢低廉、體積小巧、攜帶方便等特點。本文從數顯電子稱的要求分析入手，將整個系統(tǒng)分成四個局部，分析和討論了各個局部的電路原理、控制策略、實現方法。詳細討論了系統(tǒng)的各種工況及信號的傳遞情況，并得到了系統(tǒng)各個局部在不同工況的工作狀態(tài)。數顯電子秤根據彈性體〔彈性元件，敏感梁〕在外力作用下產生彈性變形，使粘貼在他外表的電阻應變片〔轉換元件〕也隨同變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化〔增大或減小〕，再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號(電壓或電流〕，將電信號通過數碼顯示器顯示出來，從而完成了將外力變換為電信號的過程。關鍵詞：靈敏度、電阻應變式傳感器引言電子秤是日常生活中常用的帶子衡器，廣泛應用于超市。大中型商場。物流配送中心。電子秤在結構和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機械式稱重工具。相比傳統(tǒng)的機械式稱量工具，電子秤具有稱量精度高、裝機體積小、應用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點，在外形布局、工作原理、結構和材料上都是全新的計量衡器。電子秤的設計首先是通過壓力傳感器采集到被測物體的重量并將其轉換成電壓信號。輸出電壓信號通常很小，需要通過前端信號處理電路進行準確的線性放大。放大后的模擬電壓信號A/D轉換電路轉換成數字量被送到主控電路的單片機中，在經過單片機控制譯碼顯示器，從而顯示出被測物理的重量。目前市場上使用的稱重工具，或者是結構復雜，或者運行不可靠，且本錢高，精度穩(wěn)定性不好，調正時間長，易易損件多，維修困難，裝機容量大，能源消耗大，生產本錢高。而且目前市場上電子秤產品的整體水平不高，局部小型企業(yè)產品質量差且技術力量薄弱，設備不全，缺乏產品的開發(fā)能力，產品質量在低水平徘徊。因此，有針對性地開發(fā)一套有實用價值的電子秤系統(tǒng)，從技術上克服上述諸多缺點，改善電子城系統(tǒng)在應用中的缺乏。目錄摘要...............................................................3引言...............................................................4目錄...............................................................5總體規(guī)劃...........................................................61.設計內容及總體方案...............................................6〔1〕要求........................................................6〔2〕單元電路的具體設計..........................................72.主要原件的說明...................................................7〔1〕電阻應變式傳感器的組成與原理................................7〔2〕ICL7107的性能參數...........................................8〔3〕LM358的特性及內部構造.......................................83.電路分析與調試...................................................10〔1〕總電路圖....................................................10〔2〕總體框架及原理圖............................................10〔3〕各局部電路設計〔電阻應變式傳感器的測量電路〕................11〔4〕放大電路....................................................11〔5〕A/D轉換電路.................................................11〔6〕顯示電路.....................................................11〔7〕電路調試....................................................114.系統(tǒng)所需元件列表.................................................135.總結.............................................................136.參考文獻.........................................................14總體規(guī)劃對于電阻應變式力傳感器制作的數顯電子稱制藥有四個方面：一：電路由測量電橋，二：差動放大電路，三：A/D轉換電路,四：顯示電路組成。從總的方面來考慮，傳感器的使用應該盡量選用穩(wěn)定性能高，壽命長，結構簡單，但是又必須使稱重準確?？刂齐娐芬鶕x用的傳感器來設計，主要考慮穩(wěn)定性，抗干擾性。控制系統(tǒng)應簡單實用，并且在稱重時能夠快速反響，準確計量。總體控制要考慮環(huán)境，所稱重物體對電路的影響，在確保計量準確的情況下使用能夠提高稱重效率?？傮w如下圖設計內容及總體方案要求：1、電阻應變式2、秤種范圍為2kg3、電路由測量電橋，差動放大電路，A/D轉換電路，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變式傳感器組成的測量電路測出物質的重量信號，以模擬信號的方式傳到A/D傳感器。其次，由A/D轉換電路把由差動放大器把傳感器輸出的微信號進行一定倍數的放大，然后送A/D信號電路中。再由A/D轉換電路把接收到的模擬信號，轉換成數字信號，傳送到顯示電路，最后又顯示電路顯示數據。電路原理框圖電子秤的原理框圖：主要原件的說明電阻應變式傳感器組成及原理組成：電阻應變式傳感器簡稱電阻應變計。當將電阻應變計用特殊膠劑粘在被測構件的外表時，那么敏感元件將構件一起變形，其電阻值也隨之變化，而電阻的變化與構件的變形保持一定的線性關系，進而通過相應的二次儀表系統(tǒng)即可測得構件的變形。通過應變計在構建上的不同粘貼方式及電路的不同聯接，即可測得重力、變形、扭矩等主要參數。原理：電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體在外力作用下產生彈性變形，便粘貼在他外表的電阻應變片也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化，再經相應的測量電路把這一電阻變換轉換為電信號，從而完成將外力變換為電信號的過程。ICL7107性能參數雙列直插40腳封裝，BCB輸出積分型模/數轉換器，電源電壓=5，-5v，電源電流=1.8，-1.8mA,分辨率=3.5digit，典型模擬輸入電壓=土0.2，,2v，典型模擬輸入電流=10pA，時鐘頻率=48kHz，工作溫度=0-70攝氏度。它的內部包括了線性放大、模擬開關、振蕩、顯示驅動等部件。該芯片可直接驅動共陽極LED數碼顯示管〔該電路用TOS-5101BR數碼管〕，可顯示3位測量電壓，電壓范圍為0-99.9v.可精確到0.1%集成運放LM358特性：內部頻率補償直流電壓增益高(約100dB〕單位增益頻帶寬〔約1MHz〕電源電壓范圍寬：單電源〔3-30V〕；雙電源〔土1.5--土15V〕低功耗電流，適合與電池供電低輸入偏流低輸入失調電壓和失調電流供模輸入電壓范圍寬，包括接地差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍輸出電壓擺幅大〔0至Vcc-1.5V)LM358內部包括兩個獨立的高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適合于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的適用范圍包括傳感器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。

LM358的封轉形式有塑封8引線雙列直插式貼片電路分析與調試1總電路圖電路組裝〔1〕整體設計框架及原理圖〔2〕各局部電路設計1〕電阻應變式傳感器的測量電路

常用的橋式測量電路如圖。橋式測量電路有四個電阻，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。其特點是：當四個橋臂電阻到達相應的關系時，電橋輸出為零，否那么就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。

2〕放大電路

典型的差動放大器如下列圖所示，只需高精度LM358和幾只電阻器，即可構成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應用于工業(yè)自動控制、儀器儀表、電氣測量等數字采集的系統(tǒng)中3〕A/D轉換電路4〕顯示電路電路調試

〔1〕首先在秤體自然下垂已無負載時調整RP1，使顯示器準確顯示零。

〔2〕再調整Rp2，使秤體承當滿量程重量〔本電路選滿量程為2千克〕時顯示滿量程值?！舱{節(jié)Rp2衰減比〕

〔3〕然后在秤鉤下懸掛1千克的標準砝碼，觀察顯示器是否顯示1.000，如有偏差，可調整RP3值，使之準確顯示1.000。

〔4〕重新進行2、3步驟，使之均滿足要求為止。

〔5〕最后測量RP2、RP3電阻值，并用固定精密電阻予以代替。RP1可引出表外調整。測量前先調整RP1，使顯示器回零4.系統(tǒng)所需原件列表總結通過這次課程設計，我們對傳感器設計根底知識有了更深入的了解，而且更重要的是又學到了很多