自动检测数字电子称课程设计报告(DOC)
电子体重秤课程设计

电子体重秤课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解电子体重秤的工作原理,掌握其基本组成部分及功能。
2. 学生能运用所学的电学知识,分析电子体重秤的电路原理和传感器应用。
3. 学生了解电子体重秤在生活中的应用,认识到其在健康监测中的重要性。
技能目标:1. 学生能运用所学知识,正确操作电子体重秤,进行简单的体重测量。
2. 学生能通过小组合作,分析并解决电子体重秤使用过程中可能出现的问题。
3. 学生能运用图表、报告等形式,展示电子体重秤的使用方法和测量结果。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对电子体重秤的兴趣,激发探索科学技术的热情。
2. 学生认识到科技发展对生活的影响,增强对科技创新的信心。
3. 学生通过小组合作,培养团队协作能力和沟通表达能力。
4. 学生在实践操作中,体验科学探究的乐趣,提高问题解决能力。
课程性质:本课程为电子技术及应用领域的一节实践性课程,结合学生特点和教学要求,注重理论与实践相结合,培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点:本课程针对初中年级学生,他们对电子技术有一定的基础知识,好奇心强,喜欢动手实践。
教学要求:课程要求教师引导学生主动参与,注重启发式教学,鼓励学生提问和思考,提高学生的实践操作能力。
同时,关注学生的个体差异,因材施教,使每位学生都能在课程中取得进步。
通过本课程的学习,使学生达到上述课程目标,为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 电子体重秤的原理与结构- 介绍电子体重秤的工作原理,包括传感器、A/D转换器等组成部分。
- 分析电子体重秤的电路原理,理解其测量体重的基本过程。
2. 电子体重秤的使用与操作- 讲解电子体重秤的正确使用方法,包括校准、测量、读取数据等。
- 学生动手操作电子体重秤,体验实际测量过程。
3. 电子体重秤的维护与故障排除- 介绍电子体重秤的日常维护方法,确保其准确性和使用寿命。
- 分析常见故障原因,学会简单的故障排除方法。
4. 电子体重秤在实际生活中的应用- 探讨电子体重秤在健康监测、运动健身等领域的应用。
数字电子秤课程设计完美

数字电子秤课程设计 完美一、课程目标知识目标:1. 让学生了解数字电子秤的工作原理,掌握其关键组成部分,如传感器、A/D 转换器等。
2. 使学生理解数字电子秤的精度、分辨率等关键性能指标,并学会如何进行简单计算。
3. 帮助学生掌握数字电子秤的使用方法,包括校准、测量、单位转换等。
技能目标:1. 培养学生动手操作数字电子秤的能力,学会正确使用、维护和保养设备。
2. 培养学生运用数字电子秤进行实验和科学探究的能力,提高实验数据的准确性。
3. 提高学生的团队合作能力,通过小组合作完成数字电子秤的设计与制作。
情感态度价值观目标:1. 激发学生对电子技术的兴趣,培养学习热情和探究精神。
2. 培养学生严谨、细致的科学态度,注重实验数据的真实性。
3. 增强学生的环保意识,让学生在使用数字电子秤时注意节能环保。
本课程针对高年级学生,结合电子技术课程内容,以数字电子秤为载体,培养学生理论联系实际的能力。
课程注重实用性,使学生能够将所学知识应用于生活实际。
通过课程学习,学生能够掌握数字电子秤的基本原理、使用方法和制作技巧,提高实践操作能力和团队合作能力,同时培养科学素养和环保意识。
课程目标的设定旨在确保学生能够达到预期学习成果,为后续教学设计和评估提供明确依据。
二、教学内容1. 数字电子秤概述- 了解电子秤的发展历程、分类及特点- 学习数字电子秤的基本组成及工作原理2. 数字电子秤关键部件- 传感器:学习应变式传感器原理、特点及应用- A/D转换器:了解模数转换器的原理、类型及性能指标3. 数字电子秤性能指标- 精度、分辨率、量程等概念的学习- 简单计算方法:如误差分析、单位转换等4. 数字电子秤的使用与维护- 正确使用数字电子秤的方法- 校准、测量、数据处理等操作步骤- 维护保养知识及注意事项5. 数字电子秤设计与制作- 教学大纲:设计原理、选材、制作流程等- 小组合作完成数字电子秤的设计与制作- 作品展示与评价6. 实践活动与拓展- 结合课程内容,开展数字电子秤实际应用活动- 探究电子秤在其他领域的应用,如物联网、智能制造等教学内容依据课程目标,结合教材相关章节,确保科学性和系统性。
简易数字电子秤课程设计

简易数字电子秤课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解并掌握电子秤的基本原理,包括传感器工作原理、信号转换和显示输出。
2. 学生能够了解简易数字电子秤的电路组成,并识别各部分功能。
3. 学生能够运用数学知识,进行电子秤的校准和测量误差分析。
技能目标:1. 学生能够运用所学的电子知识,完成简易数字电子秤的组装和调试。
2. 学生能够通过实际操作,掌握电子秤的使用方法,并运用其进行物体的质量测量。
3. 学生能够分析和解决电子秤使用过程中可能遇到的问题,具备一定的故障排查能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过课程学习,培养对电子技术的兴趣,激发创新意识和实践能力。
2. 学生在学习过程中,树立团队协作意识,学会分享和交流,培养良好的沟通能力。
3. 学生能够关注电子秤在生活中的应用,认识到科技对生活的影响,提高社会责任感。
本课程针对初中年级学生,结合电子技术课程内容,注重实践操作和理论知识相结合。
通过本课程的学习,使学生能够将所学知识应用于实际生活,提高学生的实践能力和创新能力。
同时,关注学生的情感态度价值观培养,使学生在掌握知识技能的同时,形成良好的团队合作意识和责任意识。
课程目标明确、具体,便于教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面:1. 电子秤基本原理:- 传感器工作原理,包括应变片传感器和压力传感器;- 信号转换原理,介绍模拟信号转换为数字信号的过程;- 显示输出原理,讲解数字显示技术。
2. 简易数字电子秤电路组成与功能:- 电路组成,包括传感器、信号放大电路、A/D转换器、微处理器、显示电路等;- 各部分功能,分析各组成部分在电子秤中的作用;- 教材章节:第三章“传感器及其应用”。
3. 电子秤的组装与调试:- 组装方法,介绍电子秤的组装步骤和注意事项;- 调试技巧,讲解如何对电子秤进行校准和测量误差分析;- 教材章节:第四章“电子测量与调试”。
教学进度安排:1. 第1课时:电子秤基本原理学习;2. 第2课时:简易数字电子秤电路组成与功能学习;3. 第3课时:电子秤组装实践;4. 第4课时:电子秤调试与测量误差分析。
数字电子称课程设计

数字电子称课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握数字电子称的基本原理、组成结构和使用方法。
通过本课程的学习,学生应能理解数字电子称的工作原理,熟练使用数字电子称进行测量,并能对数字电子称进行简单的故障排除和维护。
1.了解数字电子称的基本原理和组成结构。
2.掌握数字电子称的使用方法和操作技巧。
3.了解数字电子称的故障排除和维护方法。
4.能够正确使用数字电子称进行测量。
5.能够对数字电子称进行简单的故障排除和维护。
情感态度价值观目标:1.培养学生的实验操作能力和科学思维。
2.培养学生的团队合作意识和问题解决能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数字电子称的基本原理、组成结构和使用方法。
1.数字电子称的基本原理:介绍数字电子称的工作原理和测量原理。
2.数字电子称的组成结构:介绍数字电子称的主要组成部分和功能。
3.数字电子称的使用方法:介绍数字电子称的操作步骤和测量技巧。
4.数字电子称的故障排除和维护:介绍数字电子称的常见故障和解决方法,以及维护保养技巧。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本课程将采用多种教学方法,包括讲授法、实验法、案例分析法等。
1.讲授法:通过教师的讲解,让学生了解和掌握数字电子称的基本原理和使用方法。
2.实验法:通过实验操作,让学生亲身体验和掌握数字电子称的使用技巧和故障排除方法。
3.案例分析法:通过分析实际案例,让学生了解数字电子称在实际应用中的问题和解决方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用合适的教材,为学生提供系统性的学习资料。
2.实验设备:准备数字电子称实验设备,让学生进行实验操作。
3.多媒体资料:制作多媒体课件和教学视频,为学生提供直观的学习资源。
4.参考书:提供相关的参考书籍,为学生提供更多的学习资料。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分,以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
数字电子秤报告

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电源主要用于给系统供电,LM324运放用于对传感器接受的小信号进行放大,ICL7107用于完成整个系统的A/D转换和驱动LED,LED用于显示待测重物的质量。
整个系统可用于测量一定质量范围的重物并将其显示,另外还可以实现不同量程之间的转换。
关键字:电源传感器 LM324集成运放 LED显示 ICL7107芯片第一章设计目标与要求1.1设计目标eq \o\ac(○,1) 尽可能地对一定质量范围的重物进行准确测量,并将其测量结果用LED显示。
eq \o\ac(○,2) 对不同范围的重物进行200g和2000g的不同量程间进行切换测量。
eq \o\ac(○,3) 掌握并熟习如何对系统进行调试。
1.2基本要求eq \o\ac(○,1) 传感器部分:需要对待测重物的非电信号转换为电信号(电压或者电流)。
eq \o\ac(○,2) 运放部分:对弱电信号进行放大。
eq \o\ac(○,3) ICL系统处理部分:实现对模拟电信号的数字转换,并驱动LED。
eq \o\ac(○,4) LED部分:对测量结果进行显示。
第2章系统原理本设计通过传感器对待测物进行信号的收集(对非电信号进行电信号的转换),利用集成运放对收集的弱电信号进行放大,利用ICL集成处理芯片对经过放大的电信号进行处理,最后利用LED对结果进行显示。
数字电子秤课程设计

数字电子秤课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字电子秤的基本原理,掌握电子秤的组成部分及功能。
2. 学生能掌握数字电子秤的测量单位及换算方法,提高数据处理的准确性。
3. 学生了解数字电子秤在生活中的应用,认识到其重要性。
技能目标:1. 学生能够正确使用数字电子秤进行测量,并进行数据读取和记录。
2. 学生能够运用所学知识分析电子秤测量误差产生的原因,并提出改进措施。
3. 学生能够运用电子秤进行简单的称重实验,培养实验操作和观察能力。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对科学技术的兴趣,增强学习电子技术的积极性。
2. 学生通过学习数字电子秤,认识到科技对生活的改善,提高社会责任感。
3. 学生在学习过程中,培养合作精神,提高沟通与交流能力。
本课程针对初中年级学生,结合电子技术学科特点,以实用性和操作性为核心,注重培养学生的动手实践能力和科学思维。
通过本课程的学习,使学生能够掌握数字电子秤的基本知识,提高实验操作技能,激发学生对电子科技的兴趣,培养正确的价值观。
同时,课程目标具体、可衡量,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 数字电子秤的原理与结构- 电子秤的工作原理- 电子秤的主要组成部分及功能2. 数字电子秤的使用方法- 开机与校准- 称重与数据读取- 单位换算与应用3. 电子秤测量误差分析- 测量误差产生的原因- 减少误差的方法和技巧4. 数字电子秤的实际应用- 生活实例:食物称重、体重测量等- 实验教学:简单的称重实验5. 电子秤的维护与保养- 清洁与保养方法- 故障排查与处理本教学内容根据课程目标制定,涵盖数字电子秤的基本原理、使用方法、误差分析、实际应用及维护保养等方面。
教学内容与教材紧密关联,注重科学性和系统性。
在教学过程中,教师需结合学生的实际情况,合理安排教学进度,确保学生能够掌握课程内容,达到预期学习效果。
三、教学方法1. 讲授法:- 通过生动的语言和形象的比喻,讲解电子秤的工作原理和结构,使抽象知识具体化。
课程设计数字电子秤设计
课程设计数字电子秤设计一、课程目标知识目标:1. 理解数字电子秤的基本原理,掌握其组成部分及功能。
2. 学会运用所学知识分析数字电子秤的电路图,并理解其中的电子元件作用。
3. 掌握数字电子秤的测量原理,能够进行简单的单位转换。
技能目标:1. 能够运用所学知识,设计简单的数字电子秤电路图。
2. 培养学生动手实践能力,能够对数字电子秤进行组装和调试。
3. 提高学生的问题解决能力,能够针对数字电子秤使用过程中出现的问题进行分析和解决。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣,激发他们探索未知、创新实践的欲望。
2. 培养学生的团队协作精神,使他们学会在团队中共同解决问题,相互学习,共同进步。
3. 增强学生的环保意识,让他们在使用电子设备时注重节能环保,养成良好的使用习惯。
本课程针对高年级学生,结合学科特点和教学要求,将课程目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力,培养他们运用所学知识解决实际问题的能力。
同时,关注学生的情感态度价值观培养,使他们在掌握知识技能的同时,形成积极向上的心态和价值观。
二、教学内容1. 数字电子秤基本原理:介绍电子秤的测量原理,包括传感器的工作原理、信号处理、显示技术等,对应教材第3章第1节。
2. 电子元件功能及电路图分析:学习电子元件如电阻、电容、二极管、三极管等在数字电子秤中的应用,分析电路图,理解各部分功能,对应教材第3章第2节。
3. 数字电子秤电路设计:根据基本原理,运用所学知识设计简单的数字电子秤电路图,包括传感器、信号放大、A/D转换、显示等部分,对应教材第3章第3节。
4. 数字电子秤的组装与调试:学习如何将设计好的电路图转化为实际电路,进行组装、调试和优化,培养动手实践能力,对应教材第4章第1节。
5. 故障分析与问题解决:针对数字电子秤使用过程中可能出现的故障,教授分析方法,引导学生运用所学知识解决问题,对应教材第4章第2节。
电子秤设计报告
设计报告实验名称:电子称设计院(系):专业:姓名:学号:实验室:实验组别:同组人员:实验时间:2016年12月02评定成绩:审阅教师:目录1 设计要求··32 设计原理··33 系统框图··34 具体设计··44.1 称重传感器··44.2 放大电路和量程切换··54.3 A/D转换··74.4 显示器··85 实验小结··91设计要求试设计10μg~10kg电子称,数字显示,精度为0.1%。
2设计原理数字电子称通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号,较小的电压信号通过应用放大系统进行准确、线性的放大,以满足模数转换器对输入信号电平的要求。
放大电路采用三运放数据放大器。
仪表用放大器具备足够大的放大倍数、高输入电阻和高共模抑制比的特点。
放大后的模拟电压信号经过模数转换电路变成数字量,模数转换电路采用模数转换芯片CC7107实现。
然后把数字信号输送到显示电路中去,最后由显示电路显示出测量结果,显示电路采用四块分立的七段LED显示电路进行显示。
本设计中通过改变放大电路的增益,从而达到转换量程的目的。
由于被测物体的重量相差较大,根据不同的测重范围要求,需对量程进行切换。
3系统框图图1 电子称设计框图(1)利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物体的重量信号;(2)由放大器电路把传感器输出的微弱电压信号进行一定倍数的放大,放大后的电压信号送到模数转换电路中;(3)由模数转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号,传送到显示电路;(4)由显示电路显示数据。
4具体设计4.1称重传感器4.1.1 设计原理图2 电阻应变式桥式测量电路R1、R2、R3、R4为4个应变片电阻,且R1=R2=R3=R4=R,组成桥式测量电路,Rm为温度补偿电阻,e为激励电压,V为输出电压。
数字电子秤实训报告
数字电子秤实训报告
一: 实训目的: 1.通过设计来更好地理解电阻应变式传感器的实际应用
2.电路由测量电桥, 差动放大电路, A/D转换电路, 显示电路组成
3、根据我们已学的知识, 设计一数字电子秤, 掌握电子秤的构造和工作原理, 深化并巩固我们学过的知识, 将理论与实践结合
二: 实训地点: 理工实训楼409
三: 实训内容: 制作数字电子秤的测量部分
四: 电子称原理图
五: 实训总结: 这次作品由以下四部分组成: 电阻应变传感器、信号放大系统、模数转换系统、显示器。
在经过几天的努力, 从开始的电路选择到买元器件, 再到焊接、测试, 终于顺利的完成了数字电子秤的制作。
最开始的两天, 我们对电路图的各个参数进行了解, 仔细的计算将每个元器件的大小参数, 为后来的买元器件打下基础, 在买完元器
件后, 只经过2节课, 就焊接完成, 焊接对我们三校生来说并不是什么难事, 只是接下来的调试对我们来说不是一件简单的是, 由于要求相同的电阻的阻值大小有些偏差, 导致精确度不是很高, 在老师的指导下和我们自己的研究下终于解决了这个问题,这次的实训将电子与传感器联系在一起,让我们回顾了上学期所学的知识,学习是一个循序渐进的过程,我们还有很多要学习也要全面掌握这些东西!
XX年X月X日。
智能电子秤课程设计报告
我国的电子衡器要打入国际市场。参与国际竞争。就必须执行国际法制计量组织制定的国际建议并要有国际水平的技术与装备、有国际水平的质量。这就要求企业以技术为先导、以质量为中心、以管理为基础,努力提高制造技术与制造工艺水平,稳定产品质量。增强国际市场竞争能力。
本文以松翰SN8P1937单片机为核心,基于Auto-Run功能,当待测重量达到体重秤的开机重量时便开始称重,不像以前的体重秤要用脚踩脚踏开关才能开始称重。该单片机内部集成了16位的AD转换功能,可编程增益放大器,液晶驱动等丰富的片内资源。该系统只有在称重的时候在正常模式工作,此时会打开硬件资源,其他时间都工作在绿色模式,绿色模式芯片的电流只有几个微安,因此,该款体重秤非常省电,有很好的实用性和环保性。
该设计分为硬件设计和软件设计两大部分。硬件设计部分分为:LCD显示部分,压力信号采集与转变, EEPROM,低电压检测模块和部分按键。由于压力传感器的输出信号是非线性的,所以如果利用线性的处理方法有很大误差,使测量结果不准。因此采用分段线性的方法完成AD转换部分和放大电路部分的设计。软件部分先完成各个模块的底层驱动,然后完成应用层的设计,最终使系统达到预期的结果。
1 绪论
随着时代科技的迅猛发展,微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代,使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化,并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。作为体重测量仪器,电子体重秤以其测量的准确性和高速性开始逐渐取代传统的仪表体重秤,成为测量体重领域的主流产品。
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《自动检测技术课程设计报告》目录摘要 (2)一、设计任务 (3)1. 设计要求 (3)二、设计思路及原理框图 (3)2.1.设计思路 (3)2.2设计方案 (3)2.3基本工作原理框图 (4)三、系统方案 (4)3.1 传感器的选择 (4)3.1.1 电阻应变式传感器的组成以及原理 (4)3.1.2电阻应变式传感器的测量电路 (5)3.1.3三运放大电路 (6)3.2 ICL7107介绍 (7)3.2.1ICL7107工作原理: (7)3.2.2 ICL7107双积分模数转换器引脚功能、外围元件参数的选择 (8)3.2.3 ICL7107 A/D转换及译码电路 (10)3.2.4显示电路设计 (10)四、调试结果及分析 (11)4.1仿真测试 (11)4.2测试数据 (12)五、设计总结 (13)参考文献 (14)摘要本设计电子秤以单片机为主要部件,利用全桥测量原理,通过对电路输出电压和标准重量的线性关系,建立具体的数学模型,将电压量纲(V)改为重量纲(g)即成为一台原始电子秤。
本设计采用电阻应变式传感器是传感器中应用最多的全桥测量电路,使系统产生的误差更小,输出的数据更精确。
放大后的模拟电压信号经过A/D转换电路变成数字量A/D转换电路采用A/D转换芯片ICL7107实现。
然后把数字信号输送到显示电路中去,最后由四块分立的七段LED显示电路进行显示。
将设计好的电路利用Altium Designer软件进行电路图绘制,并用proteous进行仿真,具有一定的精度,从而证明了该电子称计方案可行。
关键词:电子称电阻应变片全桥 ICL7107一、设计任务1. 设计要求1.1制作一个具有数字显示功能的数字电子称;1.2调试数字电子称的各个单元电路及系统电路;1.3掌握数字电路的设计、组装与调试方法;1.4测量范围0-0.99kg(0-0.99V)1-1.99kg(1-1.99V)。
1.5直流电源输出的微弱信号,经放大后,由数模转换成数字量后,由数字显示电路显示。
二、设计思路及原理框图2.1.设计思路1)用电子称称重的过程是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号。
由于这一信号通常都非常小,需要进行放大,放大后的模拟信号经模/数变换转变成数字量,再通过译码显示器显示出重量。
由于被测物体的重量相差很大,根据不同的测量范围要求,可由电路自由切换量程,同时,显示器的小数点数位对应不同量程而变化,即可实现电子称的要求。
2)称重的准确程度首先取决于传感器输出的信号,电子称的传感器通常使用电桥,它将应变电阻转变成电压信号或电流信号。
2.2设计方案通过传感器产生电压信号经放大电路把信号放大后输入A/D转换芯片进行A/D转换由于此芯片可直接用于数字显示故转换后的数字量直接用数码显示器进行显示即可。
而量程切换通过修改放大系统的增益实现。
2.3基本工作原理框图三、系统方案3.1 传感器的选择3.1.1 电阻应变式传感器的组成以及原理电阻应变式传感器是将被测量的力,通过它产生的金属弹性变形转换成电阻变化的元件。
由电阻应变片和测量线路两部分组成。
常用的电阻应变片有两种:电阻丝应变片和半导体应变片,本设计中采用的是电阻丝应变片,为获得高电阻值,电阻丝排成网状,并贴在绝缘的基片上,电阻丝两端引出导线,线栅上面粘有覆盖层,起保护作用。
电阻应变片也会有误差,产生的因素很多,所以测量时我们一定要注意,其中温度的影响最重要,环境温度影响电阻值变化的原因主要是:A.电阻丝温度系数引起的。
B.电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的。
对于因温度变化对桥接零点和输出,灵敏度的影响,即使采用同一批应变片,也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差,所以对要求精度较高的传感器,必须进行温度补偿,解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片,并从外部对它加以适当的补偿。
非线性误差是传感器特性中最重要的一点。
产生非线性误差的原因很多,一般来说主要是由结构设计决定,通过线性补偿,也可得到改善。
滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差。
由于粘合剂为高分子材料,其特性随温度变化较大,所以称重传感器必须在规定的温度范围内使用。
图2-应变式传感器安装示意图3.1.2电阻应变式传感器的测量电路测量电路是电子秤设计电路中是一个重要的环节,我们在制作的过程中应尽量选择好元件,调整好测量的范围的精确度,以避免减小测量数据的误差。
常规的电阻应变片K值很小,约为2,机械应变度约为0.000001—0.001,所以,电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。
所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化,在电阻应变传感器中做常用的是全桥式测量电路。
桥式测量电路有四个电阻,其中任何一个都可以是电阻应变片电阻,电桥的一个对角线接入工作电压U,另一个对角线为输出电压Uo。
其特点是:当四个桥臂电阻达到相应的关系时,电桥输出为零,或则就有电压输出,可利用灵敏检流计来测量,所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。
图3-全桥测量电桥图它由电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥,R1=R2=R3=R4=350Ω,加热丝阻值为50Ω左右,测量电桥的电源由稳压电源Uin供给。
电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边,当应变片初始阻值:R1=R2=R3=R4,其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其桥路输出电压Uout=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。
将差动放大器调零,合上电源开关,调节电桥平衡电位RW1,使数显表显示0.00V。
将10只标准砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器RW3(增益即满量程调节)使数显表显示为0.200V(2V档测量)或-0.200V。
拿去托盘上的所有砝码,调节电位器R W4(零位调节)使数显表显示为0.0000V。
重复标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量纲g,就可以称重。
成为一台原始的电子秤。
3.1.3三运放大电路本次课程设计中,需要一个放大电路,我们将采用三运放大电路,主要的元件就是三运放大器。
在许多需要用A/D转换和数字采集的单片机系统中,多数情况下,传感器输出的模拟信号都很微弱,必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大,才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求,在此情况下,就必须选择一种符合要求的放大器。
图4-三运放大电路结构图3.2 ICL7107介绍3.2.1ICL7107工作原理:双积分模数转换电路的原理比较简单,当输入电压为Vx 时,在一定时间T1内对电量为零的电容器C 进行恒流(电流大小与待测电压Vx 成正比)充电,这样电容器两极之间的电量将随时间线性增加,当充电时间T1到后,电容器上积累的电量Q 与被测电压Vx 成正比;然后让电容器恒流放电(电流大小与参考电压Vref 成正比),这样电容器两极之间的电量将线性减小,直到T2时刻减小为零。
所以,可以得出T2也与Vx 成正比。
如果用计数器在T2开始时刻对时钟脉冲进行计数,结束时刻停止计数,得到计数值N2,则N2与Vx 成正比。
Qo=dt R Vx T *1⎰=1T R Vx (1) Vo=-C Qo =-1T RCVx (2) Vo+C 1dt R Vref T *20⎰=0 (3) 把(2)式代入上式,得: T2=VrefT 1Vx (4) 从(4)式可以看出,由于T1和Vref 均为常数,所以T2与Vx 成正比。
若时钟最小脉冲单元为CP T ,则CP T N T *=11,CP T N T *=22,代入(4),即有: N2= Vx (5)可以得出测量的计数值N2与被测电压Vx 成正比。
对于ICL7107,信号积分阶段时间固定为1000个CP T ,即N1的值为1000不变。
而N2的计数随Vx 的不同范围为0~1999,同时自动校零的计数范围为2999~1000,也就是测量周期总保持4000个CP T 不变。
即满量程时N2max=2000=2*N1,所以Vxmax=2Vref ,这样若取参考电压为100mV ,则最大输入电压为200mV ;若参考电压为1V ,则最大输入电压为2V 。
3.2.2 ICL7107双积分模数转换器引脚功能、外围元件参数的选择图5-ICL7107管脚图Vref N 1图6-ICL7107和外围器件连接图ICL7107芯片的引脚图如图3所示,它与外围器件的连接图如图所示。
图中它和数码管相连的脚以及电源脚是固定的,所以不加详述。
芯片的第32脚为模拟公共端,称为COM端;第36脚Vr+和35脚Vr-为参考电压正负输入端;第31脚IN+和30脚IN-为测量电压正负输入端; Cint和Rint分别为积分电容和积分电阻,Caz为自动调零电容,它们与芯片的27、28和29相连,用示波器接在第27脚可以观测到前面所述的电容充放电过程,该脚对应实验仪上示波器接口Vint;电阻R1和C1与芯片内部电路组合提供时钟脉冲振荡源,从40脚可以用示波器测量出该振荡波形,该脚对应实验仪上示波器接口CLK,时钟频率的快慢决定了芯片的转换时间(因为测量周期总保持4000个Tcp不变)以及测量的精度。
下面是这些参数的具体作用:Rint为积分电阻,它是由满量程输入电压和用来对积分电容充电的内部缓冲放大器的输出电流来定义的,对于ICL7107,充电电流的常规值为Iint=4uA,则Rint=满量程/4uA。
所以在满量程为200mV,即参考电压Vref=0.1V时,Rint=50K,实际选择47K电阻;在满量程为2V,即参考电压Vref=1V时,Rint=500K,实际选择470K电阻。
Cint=T1*Iint/Vint,一般为了减小测量时工频50HZ干扰,T1时间通常选为0.1S ,具体下面再分析,这样又由于积分电压的最大值Vint=2V,所以:Cint=0.2uF,实际应用中选取0.22uF。
对于ICL7107,38脚输入的振荡频率为:f0=1/(2.2*R1*C1),而模数转换的计数脉冲频率是f0的4倍,即Tcp=1/(4*f0),所以测量周期T=4000*Tcp=1000/f0,积分时间(采样时间)T1=1000*Tcp=250/fo。
所以fo的大小直接影响转换时间的快慢。
频率过快或过慢都会影响测量精度和线性度,同学们可以在实验过程中通过改变R1的值同时观察芯片第40脚的波形和数码管上显示的值来分析。
一般情况下,为了提高在测量过程中抗50HZ工频干扰的能力,应使A/D转换的积分时间选择为50HZ工频周期的整数倍,即T1=n*20ms,考虑到线性度和测试效果,我们取T1=0.1ms(n=5),这样T=0.4S,f0=40kHZ,A/D转换速度为2.5次/秒。
由T1=0.1=250/f0,若取C1=100pF,则R1≈112.5KΩ。