电子称设计

合集下载

多功能微电脑电子秤的设计

多功能微电脑电子秤的设计

多功能微电脑电子秤的设计
要设计一款多功能微电脑电子秤,首先需要确定它的主要功能,包括称重精度、测量范围、显示方式和用户接口等。

此外,还需要考虑其设计风格、外形尺寸和材质等,以满足用户在使用过程中的需求和要求。

在功能上,多功能微电脑电子秤应具备高精度的称重功能,能够准确地显示被称重物品的重量,并支持多种不同的单位转换,包括公斤、克、磅等。

同时,它还应支持一些特殊的测量需求,如测量体重、体脂率等。

在测量范围方面,多功能微电脑电子秤应该具备较广的测量范围,以适应不同场合和需要。

比如,在商场和超市等商业场所使用时,需要具备大量计量的功能,而在家庭中使用时,需要具备更为精准的测量功能。

多功能微电脑电子秤的显示方式可以采用数字屏、液晶显示屏等多种方式,以便用户在不同场合和环境中清晰地看到所测得的数据。

在用户接口方面,多功能微电脑电子秤应该具有友好的界面设计和交互方式,让用户轻松方便地进行操作和使用。

同时,它还应该具有一些实用的功能,比如自动开关机、自动记忆上次测量数据等,以提高用户体验和便利性。

在设计风格上,多功能微电脑电子秤应该具有简洁、时尚的设计风格,让人们在使用它时能够体现一定的时尚感和品位。

在外形尺寸和材质方面,多功能微电脑电子秤应该具有小巧、便携的特点,以方便用户随身携带。

同时,在材质上应该选择质量较好的材料,具备良好的抗压和耐用性。

总之,设计一款多功能微电脑电子秤需要从多个方面考虑,包括功能、用户体验、设计风格、外形尺寸和材质等,以确保它具有高精度、易操作、时尚便携、耐用可靠等特点,能够满足用户的不同需求和要求。

电子秤设计

电子秤设计

电子秤设计一、引言随着科技的发展,电子技术逐渐替代传统机械技术,电子秤也成为重要的计量工具。

电子秤的工作原理是利用电子技术将被称物体的重量数字化,让数据更为准确、方便和快速。

在商业和生产领域,电子秤已经成为必不可少的工具。

本文将探讨电子秤的设计,包括设计原则、设计要素和设计流程。

二、设计原则1.精确性:精确度是电子秤最关键的设计原则。

电子秤的测量精确度应精确到小数点后几位,以达到计量标准要求。

2.可靠性:电子秤的可靠性是指设计和制造的电子秤在使用过程中能够长时间、稳定地运行,并提供准确和可靠的测量结果。

这是电子秤设计的另一个重要考虑因素。

3.易用性:电子秤设计应该尽量让使用者操作简单,易于使用。

操作者只需要了解和理解简单的使用方法和操作流程,不需要复杂的维护和校准。

4.可维护性:电子秤的设计还应该考虑到维修和保养的问题。

如果设备易于维修和保养,那么它的使用寿命将更长,并确保它的精度和可靠性始终如一。

5.成本效益:针对不同的市场,电子秤的设计应该在保证质量、精度和可靠性的前提下,控制生产成本,促进市场竞争。

三、设计要素1.传感器:传感器是电子秤的核心部件,通过变形电阻量转换为电信号,再经过AD转换成数字信号。

传感器通常由弹性元件、应变片和电子元件组成,负责将被称物体的重量转换成电信号。

传感器的精度和性能很大程度上决定了电子秤的稳定性和准确性。

2.烤漆:电子秤烤漆是一个重要的保护层,用于防止电子秤表面的腐蚀和损坏。

电子秤表面的烤漆应该具有良好的耐磨、耐腐蚀、耐热和耐紫外线等特性。

3.显示器和控制器:电子秤的显示器负责显示重量数字,控制器则负责接收和处理传感器发来的信号,控制累积、加减、清零等各种功能。

4.外壳和连接器:电子秤的外壳和连接器设计应该充分考虑到产品的稳定性、安全性和美观性。

外壳应该保证稳定,以确保传感器和电气连接器稳定可靠;连接器的设计应该方便操作和安装。

四、设计流程1.市场调研:电子秤设计的第一步是深入调研市场需求。

电子秤电路设计

电子秤电路设计

电子秤电路设计电子秤是现代社会中广泛应用的一种衡量物品重量的设备,它具有高精度、稳定性强、易于读数等优点。

电子秤的核心部件是压电式传感器,传感器通过受力形变产生电信号,再经过信号处理器处理并转化为显示重量的数字。

因此,电子秤电路设计中压电式传感器与信号处理器是核心考虑因素。

一、压电式传感器的电路设计压电式传感器是通过物理变化产生电压信号,进而检测物体重量的设备。

根据工作原理,压电式传感器可分为电荷式和压力式两种。

电荷式传感器通过物理变化产生电荷,进而产生电压信号。

压力式传感器则是通过物理体积变化,产生电信号。

以下仅讨论压力式传感器的电路设计。

1.电路原理压力传感器主要由桥式电路、信号放大电路和滤波电路三部分组成。

(1)桥式电路:桥式电路分为有源桥式电路和无源桥式电路。

目前多采用无源桥式电路,因为它不需要外部电源,便于实现多点测量等多台组合共同测量。

(2)信号放大电路:传感器产生的电信号相当小,需通过信号放大器放大后才能有效的进行传输和处理。

(3)滤波电路:滤波器用于去除杂波、信号噪声等,保证电路稳定性和准确性。

常用的滤波器有低通滤波器和带通滤波器等。

2.电路参数(1)灵敏度:传感器允许工作范围内,重量变化所引起的电路输出变化量,常用的单位是mv/kg,kg/mv。

(2)非线性度:指传感器输出与实际值之间的误差,一般用±%来表示。

(3)零点漂移:指在重量不变的情况下,电路输出随时间漂移的程度,常用的单位是mV/h或%FS/h。

(4)灵敏度温漂:指在温度变化的情况下,灵敏度相对变化的情况,常用的单位是%RS/℃。

二、信号处理器的电路设计信号处理器是将传感器输出的电信号传输和处理的部分,主要问题是如何提高信号精度和稳定性。

1.放大电路设计放大电路是放大传感器输出信号的重要组成部分,合理的设计可以使信号精度和信噪比大大提高。

在放大电路中,需要考虑的几个问题:(1)增益大小:增益大小是决定信号放大倍数的关键因素,合理选择增益大小可以使信号精确到小数点后几位。

电子秤的设计

电子秤的设计

电子秤的设计
电子秤的设计主要包括以下几个方面:
1. 传感器:电子秤的传感器是最关键的部分,用于将物体施加的重力转化为电信号,从而进行称重。

常见的传感器有电阻应变传感器、压力传感器和负荷细胞等。

2. 处理器:电子秤的处理器主要用于处理传感器输出的电信号,并将其转化为数字信号。

处理器的性能直接影响到电子秤的精度和速度。

3. 显示器:电子秤的显示器用于显示称量结果,一般采用数码显示或液晶显示。

4. 键盘:电子秤的键盘用于设置以及操作和调整各种功能参数。

5. 外壳:电子秤的外壳应具备良好的防灰尘、防水性能和耐用性,在外观设计上也要注意美观和实用性。

6. 电源:电子秤通常使用直流电源或充电电池供电,在设计上需要考虑电源的稳定性和电池寿命。

除此之外,还需要考虑到电子秤的精度、负载能力、防抖动设计、自动校准等功能的设计。

整个电子秤的设计要综合考虑这些方面,以实现精准、可靠的称重效果。

单片机电子秤毕业设计

单片机电子秤毕业设计

单片机电子秤毕业设计毕业设计题目:基于单片机的电子秤设计与实现一、设计要求:1.设计并实现一款能够准确测量物体质量的电子秤,使用单片机进行控制与数据处理。

2.电子秤应具备高精度、高稳定性和可靠性等特点。

3.电子秤的测量范围应足够大,能够适用于不同质量的物体。

4.电子秤的设计应尽可能简洁、实用、易于操控和维护。

二、设计方案:1.传感器选择:使用称重传感器作为负载传感器,可选用应变片式传感器或压阻式传感器。

2.信号放大与转换:将传感器测得的微小变化信号通过专用放大电路进行放大,并转换为0-5V或0-3.3V的直流电压信号。

3.单片机控制与显示:使用适当的单片机进行控制与数据处理,可选用常见的51单片机或STM32系列单片机,并通过数码管、液晶显示屏或LED显示屏等显示当前测量的质量值。

4.按键与操作:通过按键实现归零、单位选择、累计等基本操作实现。

5.通信接口:可选用串口或IIC总线等通信模式,将测量结果实时传输到上位机或其他设备。

6.电源系统:使用稳压电源保证整个系统的稳定工作。

三、设计流程:1.硬件设计:a.选择合适的电子元件,包括称重传感器、单片机、显示器、按键、通信模块等。

b.设计传感器接口电路,包括信号放大与转换电路。

c.设计按键与控制电路,将按键输入与单片机相连接,实现操作控制功能。

d.设计显示电路,将单片机输出与显示设备相连接,实现结果显示功能。

e.设计电源电路,保证整个系统的稳定工作。

2.软件设计:a.编写初始化程序,对单片机进行初始化设置。

b.编写按键扫描程序,实现按键输入的检测和处理。

c.编写称重传感器读取程序,实时读取称重传感器输出的模拟电压信号。

d.编写质量计算程序,根据传感器输出的模拟电压信号进行质量计算,并实现单位选择功能。

e.编写显示程序,将计算得到的质量值进行显示。

f.编写通信程序,如果需要与上位机或其他设备进行通信,则需要编写相应的通信协议和数据传输程序。

四、测试与调试:1.对硬件进行连接并进行通电测试,确保电子秤的各个部分能够正常工作。

多功能电子秤课程设计

多功能电子秤课程设计

多功能电子秤课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解并掌握电子秤的基本原理与结构;2. 学生能了解电子秤在日常生活和科技领域的应用;3. 学生掌握电子秤的测量单位转换及精度相关知识。

技能目标:1. 学生能够正确操作多功能电子秤,完成各种测量任务;2. 学生能够通过实践,学会分析电子秤测量数据,解决实际问题;3. 学生能够运用已学知识,设计简单的电子秤使用场景。

情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子秤及物理量的兴趣,增强学习动力;2. 学生在小组合作中,学会分享与交流,培养团队协作精神;3. 学生认识到科技与生活的紧密联系,增强科技创新意识。

课程性质:本课程为实践性、应用性强的课程,旨在通过多功能电子秤的学习,让学生将理论知识与实际应用相结合。

学生特点:针对中学生好奇心强、动手能力逐渐提高的特点,课程设计注重实践操作,激发学生兴趣。

教学要求:教师应引导学生主动参与实践,关注学生个体差异,鼓励学生提出问题,培养学生解决问题的能力。

通过课程学习,将目标分解为具体的学习成果,以便后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. 电子秤原理与结构- 电子秤的工作原理- 电子秤的主要组成部分及功能2. 电子秤的应用- 电子秤在生活中的应用实例- 电子秤在科技领域的应用3. 电子秤的使用与操作- 多功能电子秤的操作步骤- 电子秤的测量单位转换及精度处理4. 实践操作与数据分析- 设计实践任务,让学生动手操作电子秤- 对测量数据进行整理、分析,解决实际问题5. 电子秤与创新设计- 鼓励学生思考电子秤的改进与创新- 学生设计电子秤使用场景,展示创意教学内容安排与进度:第一课时:电子秤原理与结构,电子秤的应用第二课时:电子秤的使用与操作,实践操作与数据分析第三课时:电子秤与创新设计,学生作品展示与评价教材章节及内容:第一章:电子技术基础- 第三节:传感器及其应用(电子秤原理与结构)第二章:电子测量技术- 第四节:电子秤及其应用(电子秤的使用与操作)第三章:实践与创新- 第二节:电子秤创新设计(电子秤与创新设计)三、教学方法本课程采用以下教学方法,旨在激发学生的学习兴趣,提高学生的主动性和实践能力:1. 讲授法:- 通过生动的语言和形象的比喻,讲解电子秤的基本原理与结构,使抽象的理论知识变得具体易懂;- 结合多媒体课件,展示电子秤的内部构造和实际应用,增强学生的学习兴趣。

多功能电子秤硬件设计

多功能电子秤硬件设计

多功能电子秤硬件设计1.检测传感器:这是多功能电子秤的核心部件,用于检测并转化重量信息为电信号。

常用的传感器有应变片传感器和电容传感器。

应变片传感器是基于物体受力引起应变的原理工作,电容传感器则是通过电容变化来检测重量变化。

2.处理器:多功能电子秤需要一个处理器来进行数据处理和控制。

常用的处理器有单片机和微处理器。

单片机小巧且功耗低,适用于简单的电子秤设计,而微处理器功能更强大,适用于更复杂的多功能电子秤设计。

3.显示屏:显示屏用于显示重量和其他相关信息。

常用的显示屏有液晶显示屏(LCD)和LED显示屏。

LCD显示屏可以显示更多的信息,并且功耗低,适用于家庭和商业用途。

LED显示屏则可以显示更鲜明的数字,并且适用于工业环境。

4.键盘:多功能电子秤可能需要用户进行一些设置或选择,因此需要一个键盘来与用户进行交互。

键盘可以是物理按键或触摸式键盘,根据具体设计需求选择。

5.电源系统:多功能电子秤需要一个电源系统来提供电能供电。

根据使用环境和要求,可以选择直流电源或交流电源,并提供适当的电压。

6.通信模块:多功能电子秤可能需要与外部设备进行数据交换或与一些网络进行连接。

因此,需要一个通信模块,如蓝牙模块、Wi-Fi模块或以太网接口等。

7.外壳材料:多功能电子秤的外壳根据具体设计需求选择合适的材料,如塑料、金属等。

外壳应该具备足够的强度和稳定性,以确保电子秤的使用寿命和精度。

8.软件程序:电子秤的硬件设计需要一个相应的软件程序来控制和管理各个模块的工作。

软件程序可以使用编程语言来编写,如C语言、C++或嵌入式系统开发工具。

总结起来,多功能电子秤的硬件设计需要包括传感器、处理器、显示屏、键盘、电源系统、通信模块、外壳材料和软件程序等多个部件。

设计时需要根据具体需求选择适当的组件,并充分考虑使用环境和用户需求,以保证电子秤的稳定性、精确度和可靠性。

课程设计电子秤

课程设计电子秤

课程设计电子秤一、课程目标知识目标:1. 理解电子秤的基本工作原理,掌握电子秤的组成部分及功能。

2. 学习电子秤的测量原理,理解其测量精度和误差分析。

3. 了解电子秤在生活中的应用,认识到电子秤在现代科技领域的重要性。

技能目标:1. 能够运用所学知识,正确操作电子秤,进行物体的质量测量。

2. 学会分析电子秤的测量数据,进行简单的误差判断和校正。

3. 培养动手实践能力,通过小组合作完成电子秤的制作或模拟实验。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子秤及物理学科的兴趣,激发他们探索科学的精神。

2. 增强学生的团队合作意识,培养他们在合作中相互尊重、共同进步的品质。

3. 提高学生的环保意识,让他们认识到电子秤在资源节约和环境保护方面的重要性。

分析课程性质、学生特点和教学要求:1. 课程性质:本课程属于物理学科,涉及电子技术和实际操作,注重理论联系实际。

2. 学生特点:学生为六年级学生,具备一定的物理知识和动手能力,对新鲜事物充满好奇。

3. 教学要求:结合学生特点,采用启发式教学,引导学生主动探索,注重培养实践操作能力和团队合作精神。

二、教学内容1. 电子秤的基本原理:介绍电子秤的工作原理,包括传感器、A/D转换器、显示屏等组成部分及功能。

- 教材章节:第五章“传感器”第二节“电子秤传感器”2. 电子秤的测量精度与误差分析:讲解电子秤的测量原理,分析测量误差产生的原因及解决办法。

- 教材章节:第六章“测量误差”第一节“误差分析”3. 电子秤的实际操作与应用:介绍电子秤的使用方法,进行实际操作练习,了解电子秤在生活中的应用。

- 教材章节:第七章“电子秤的应用”第一节“电子秤的使用与维护”4. 电子秤制作或模拟实验:分组进行电子秤的制作或模拟实验,培养学生的动手实践能力和团队合作精神。

- 教材章节:第八章“实践与拓展”第二节“电子秤的制作”教学进度安排:第一课时:电子秤的基本原理及其组成部分第二课时:电子秤的测量精度与误差分析第三课时:电子秤的实际操作与应用第四课时:分组制作或模拟电子秤实验,总结与展示教学内容确保科学性和系统性,结合课程目标,注重理论与实践相结合,培养学生的实际操作能力和科学思维。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

For personal use only in study and research; not for commercialuse目录序言 (3)第1章任务和指标 (4)1.1 设计任务 (4)1.2设计指标 (4)第2章功能分析 (5)2.1系统总体框架图 (5)2.2各模块基本原理 (5)2.2.1采用应变片称重的基本原理 (5)2.2.2放大器的工作原理 (6)2.2.3 A/D转换的工作原理 (10)2.2.4 数码管显示的工作原理 (10)第3章硬件设计 (11)3.1 电路主要结构 (11)3.2 ±12V稳压电路 (11)3.3 两级放大电路 (12)3.4 A/D转换电路 (12)3.5 数字显示电路 (13)第4章软件设计 (14)4.1 总程序模块设计 (14)4.2 A/D电路模块设计 (14)4.3 拆字程序模块设计 (15)4.4 显示电路模块设计 (15)第5章安装与调试 (16)5.1 硬件调试 (16)5.2 软件调试 (16)5.3 综合调试 (16)5.4 故障分析与解决方案 (16)5.4.1 故障出现情况 (16)5.4.2 解决方案 (17)5.5 功能测试及结果分析 (17)总结 (19)参考文献 (20)附录 (21)附录1 (21)附录2 (23)附录3 (24)附录4 (24)附录5 (25)序言《孙子•算经》记载:秤之所起,起于黍,十黍为一累,十累为一铢,二十四铢为一两,十两为一斤。

称重技术自古以来就被人们所重视,在传说的皇帝“设五量”中,权衡既为五量之首。

夏禹的“声为吕,声为度,称以出”;“循守会稽,乃审权衡,平斗斛”等,均说明了在我国古代称重技术所处的位置和重要性。

在公元前,人们为了对货物交换量的估计,起初采用木材或陶土制作的容器作为交换货物的计量。

以后,又采用简单的秤来测定质量。

在19世纪后期,随着工业化的迅猛发展,出现了大量迅速称量散料物品的自动秤。

第一台定量自动秤约在1880年获得型式批准的,它是由倾斜象限杆秤发展来的。

每次约可称量500kg。

这种自动秤的称量过程分以下几个阶段:a,打开装满散料的容器;b,把散料输入到秤斗里进行称量;c,到达平衡位置时,关闭进料闸门;d,自动卸空料斗;e,秤斗和气动联动装置回到初始位置,自动地启动下一个称量程。

随着科技革命,传感器技术的迅速发展,单片机的出现,电子秤走进的人们的生活。

电子秤的发展过程与其它事物一样,也经历了由简单到复杂,由粗糙到精密,由机械到机电结合再到全电子化,由单一功能到多功能的过程。

特别是近30年以来,工艺流程中的现场称重,配料定量称重,以及产品质量的监测等工作,都离不开能输出电信号的电子衡器。

这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量值的信号,而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制与检验功能,从而推动工业生产和贸易交往的自动化和合理化。

近年来,电子衡器已愈来愈多地参与到数据处理和过程控制之中。

现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术,储运技术,预包装技术,收货业务及商业销售领域中不可缺少的组成部分。

我国的衡器在20世纪40年代以前还全是机械式的,40年代开始发展了机电结合式的衡器。

50年代开始出现了称重传感器为主的电子衡器。

由于称重传感器各项性能不断有新的突破。

为电子秤的发展奠定了基础。

国外如美国,西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称重准确度的电子秤,并于70年代中期约对75%的机械秤进行了机电结合式的电子化改造。

到目前为止,电子秤的发展方兴未艾,并向着群控,程控和智能化猛进。

第一章任务和要求1.1 设计任务1.利用multisim仿真软件,确定仪表放大器设计方案;2.进行电路参数即增益计算,元件数值选定;3.设计电路原理图;4.在印制电路板焊接电路;5.调试电路板,输出电压信号6.利用CSY-V9.1虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中,并分析数据。

7.编写课程设计报告。

1.2设计要求(1) 掌握金属箔式应变片的应变效应。

(2) 掌握单臂、半桥和全桥电路的工作原理和性能。

(3) 电路仿真与参数确定。

利用multisim仿真软件,确定仪表放大器设计方案;应用运放OP07设计三运放仪表放大器,确定电路元器件具体参数;(4) 制作电路板。

仪表放大器增益可调,放大倍数为1000~2000;应变电桥和放大电路应具有调零功能。

(5) 利用汇编或C51语言编写正确程序,调试电路板,采集放大器的输出电压,并显示。

(6) 考虑A/D分辨率为20mV,要求灵敏度不低于40mV/20g。

(7) 数据处理及分析。

利用CSY-V9.1虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中,确定系统线性度和灵敏度(最小二乘法),要求非线性误差小于1.50%。

(8) 编写课程设计报告,完成设计任务的期限为一个星期。

第二章功能分析2.1控制系统总体框架图利用传感器与检测技术实验室已有的应变式称重台,将四片应变片采用全桥形式接入测量电路,经过运放OP07组成的仪表放大器放大,再由串行模数转换芯片TLC549进行A/D转换,转换结果送入单片机AT89C51,通过同向门7407驱动四位数码管显示。

仪表放大器的输出需经采集卡采集,经过CSY9.0虚拟仪器软件分析,得到较好的线性度和灵敏度后,再送入AD芯片进行转换。

系统框图如图1所示。

图1 电子秤系统框图2.2各模块基本原理2.2.1采用应变片称重的基本原理电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器,传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。

当被测物理量作用在弹性元件上时,弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化,通过转换电路转换成电量输出,电量变化的大小反映了被测物理量的大小。

应变片是最常用的测力传感元件。

当用应变片测试时,应变片要牢固地粘贴在测试体表面,测件受力发生形变,应变片的敏感栅随同变形,其电阻值也随之发生相应的变化。

通过测量电路,转换成电信号输出显示。

当具有初始电阻值R 的应变片粘贴于试件表面时,试件受力引起的表面应变,将传递给应变片的敏感栅,使其产生电阻相对变化ΔR/R 。

在一定应变范围内ΔR/R 与ε的关系满足下式:R K R ε∆=式中,ε为应变片的轴向应变。

定义K=(ΔR/R)/ε为应变片的灵敏系数。

它表示安装在被测试件上的应变在其轴向受到单向应力时,引起的电阻相对变化ΔR/R 与其单向应力引起的试件表面轴向应变ε之比。

电阻应变片计把机械应变转换成ΔR/R 后,应变电阻变化一般都很微小,这样小的电阻变化既难以直接精确测量,又不便直接处理。

因此,必须采用转换电路,把应变片计的ΔR/R 变化转换成电压或电流变化。

通常采用惠斯登电桥电路实现这种转换。

若将电桥四臂接入四片应变片,如图2所示,即两个受拉应变,两个受压应变,将两个应变符号相同的接入相对桥臂上,构成全桥差动电路。

在接入四片应变片时,需满足以下条件:相邻桥臂应变片应变状态应相反,相对桥臂应变片应变状态应相同。

可简称为:“相邻相反,相对相同”。

此时()()22o E R R E R R R U E R R R +∆-∆∆=-=全桥差动电路不仅没有非线性误差,而且电压灵敏度为单片工作时的4倍,同时具有温度补偿作用。

除上述全桥电路外,还有单臂和半桥电路两种。

单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大;当E 和电阻相对变化一定时,电桥的输出电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的图2 差动全桥电路大小无关。

本次实训采用全桥电路。

电桥供电电源为5V 。

2.2.2放大器的工作原理由于传感器的输出为微弱的低频差分信号,其电压幅度为微伏级,必须经过放大电路进行调理放大,再进行测量。

常用的放大电路可以由单运放放大器、双运放放大器、三运放放大器或直接由集成仪表放大器(如AD620、AD623)等构成。

下面以三运放构成的仪表放大器为例说明仪表放大器的工作原理及性能指标,运算放大器选择高精度运放OP07。

1)基本电路及放大原理V1OP1R2R2R3R3R4OP3R4R1OP2V2V1'V2'Vo图3 三运放电路原理图如上图,由运算放大器特性可知OP1:OP2:由分压原理可得)'('1221211V V R R R V V -++=)'('2121222V V R R R V V -++=故 2121121)1('V R R V R R V -+=1122122)1('V R R V R R V -+= 由于放大器OP3为差值放大器,可知)''(12340V V R R V -=所以其差值放大倍数为 )21(1234120R R R R V V V gain +=-=当要改变增益时,仅须调整可变电阻R1即可。

2)第二级放大电路的工作原理图4 第二级放大器原理图第二级放大电路其实是一个增益可调的同相运算放大器,其作用是把第一级放大电路输出的电压进一步放大,以满足需要,工作原理如下:设U4的输出电位为V*out ,输入第一级放大电路输出V out ,而可变电阻P2的实际有效接入部分的阻值为R P 。

对U4而言, —、+ 两端的电位应近似相等,即: out V V V =≈+-32而流过R 11 、R 12电阻上的电流I 11 、I 12可分别表示为: 1111211R V R V I out-=-=- ; P o u t o u t P o u t R R V V R R V V I +-=+-=-12*12*212又因为 01211≈+I I 所以整理后,可得:out P out V R R R V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=1112*1 放大系数(增益)为:1112*21R R R V V K P out out ++== -15V+15VV*out R1210kR1010k R1110k P2W1032374618U4OP07Vout设电阻阻值分别为R11=10kΩ,R12=10kΩ,0≤RP≤10kΩ,则第二级放大电路的理论计算增益为:322112≤+=≤R R K P3)集成运算放大器OP-07OP-07有A 、D 、C 、E 各档,它是高精度运算放大器,具有极低的失调电压(10μV )和偏置电流(0.7nA ),它的温漂系数为0.5μV/℃,OP-07具有较高的共模输入范围(±14V ),共模抑制比CMRR=126dB ,以及极宽的供电电流范围(从±3V 到±18V ),双电源供电。

AD OP-07的封装、管脚排列以及基本连接方式如下图所示,OP07一般不需要调零,如需调零,可在1和8管脚之间接一个电位器,阻值可为20k ,参见基本接法图。

相关文档
最新文档