便携式手提子秤设计
电子秤的设计毕业设计

摘要摘要智能电子秤是将检测与转换技术、计算机技术、信息处理、数字技术等技术综合一体的现代新型称重仪器。
它与我们日常生活紧密结合成为一种方便、快捷、称量精确的工具,广泛应用于商业、工厂生厂、集贸市场、超市、大型商场、及零售业等公共场所的信息显示和重量计算。
智能电子称主要以单片机作为中心控制单元,通过称重传感器进行模数转换单元,在配以键盘、显示电路及强大软件来组成。
该电子称不但计量准确、快速方便,更重要的自动称重、计价功能外,还能自动计算,数字显示,受到广大用户欢迎。
智能电子称由于携带方便,使用简单,对人们生活的影响越来越大。
本系统是针对是电子称的自动称重、自动计价、数据处理进行研究的。
为了阐明用单片机是如何对采样数据进行处理,对数据的采集和转换、计算问题进行了研究。
讨论了单片机控制系统中关键的中断、计算问题,结果表明通过软件设计实现更完善。
本文在给出智能电子称硬件设计的基础上,详细分析了电子称的软件控制方法。
由于单片机控制的电子称结构简单,成本低廉,深受人们的喜爱,本文将对此进行详细讨论。
关键词电子秤;单片机;A/D转换;称重传感器严正长:电子秤设计AbstractIntelligent electronic balance values detection and the modern new-type names of technical comprehensive one body such as conversion technical, computer technology, message handling and digital technology instrument. Its and our close combination of daily life becomes a kind of convenient, shortcut, weighing accurate tool , is applied extensively in commercial, factory raw factory , gathers trade market, supermarket and large scale market , the message of the etc. public place of retail trade shows and weight calculation.Intelligent electronic name passes through name mainly with single flat machine as central control unit, value sensor to carry out modulus conversion unit , it is matching with keyboard , show circuit and powerful software to form. It is accurate that this electron claims to not only measure , fast convenience, more important automatic name may still realize besides heavy, valuation function to remove the peel , completely / hair turns , calculate voluntarily, figure shows , is welcomed by masses of user. Intelligent electronic name since carry convenience, it is more and more big to use the simple influence for that people live.This system aims at is the automatic name of electronic name heavy, automatic valuation and data handling carry out research. To expound to use single flat machine , it is to how to carry out handling for sampling data , is for the collection of data and conversion and calculation problem has studied. Have discussed the suspension of the key in single flat machine control system , calculate problem , show as a result that through software design, realization is perfected more. This text is weighing the foundation of hardware design to intelligent electron , has analysed the software control method of electronic name in detail. Since the electron of single flat machine control weighs structure, is simple, cost is cheap, receive deeply people like , this text will carry out detailed discussion for this.KeywordsIntelligence electronic weighing ; MCU;A/D converter;weighing sensor ;目录目录摘要........................................................................................................ I Abstract .................................................................................................... I I 绪论.. (1)1. 智能电子秤系统的概况 (2)1.1 电子秤的发展史 (2)1.2 智能电子秤应用范围 (2)1.3智能电子秤的研究动态 (2)2.智能电子秤的工作原理 (4)2.1 智能电子秤性能及技术要求 (4)2.2 工作原理 (4)2.3 基本结构 (4)3 智能电子秤的硬件设计 (5)3.1信号采集电路 (5)3.2 单片机控制系统 (7)3.3键盘显示接口电路 (10)4 智能电子秤的软件设计 (13)4.1主程序设计 (13)4.1.1主程序设计思路 (13)4.1.2 主程序工作原理 (14)4.1.3 主程序流程框图 (15)4.2系统初始化 (16)严正长:电子秤设计4.2.1 AT89C52的初始化 (16)4.2.2 8279的初始化 (18)4.2.3 ICL7109的初始化 (18)4.3 A/D转换结果处理程序 (18)4.3.1 A/D转换过程 (18)4.3.2采样数据处理 (19)4.4 键盘与显示处理程序 (19)4.4.2 键盘模块 (20)4.5数据处理程序 (23)4.5.1 重量输出 (23)4.5.2 置零 (23)5机械部分 (25)5.1设计原理 (25)5.2各个零部件的作用 (27)结论 (28)致谢 (30)参考文献 (31)附录一系统主程序 (32)华东交通大学毕业设计绪论随着科学技术和经济的发展,出售商品品种的增加,需要称量物品的设备也需要更新换代,人们对称重装置的要求也越,电子称重装置推广,从而进入到传感器,电子学和微处理机领域、使得称重装置变成为电子仪器。
便携式电子秤的设计

电子电路综合实验总结报告便携式电子秤的设计班级: 20110821学号: ************: *******: ***实验日期: 2013年5月成绩:信息与通信工程学院一、任务要求手提电子称具有称重精确度高,简单实,携带方便成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点,是家庭购物使用的首选。
本设计主要任务是设计一个LED或LCD显示的便携式电子称。
二、设计要求极其指标1、称重范围为20g~2kg;2、坚定分度值:Ⅳ级(检定分度值在一百到一千之间);3、显示分辨力:1g;4、采用电阻应变式传感器检测物体重;5、采用模拟数字电路构建系统,完成主要电路设计,包括了传感器电路,差动放大电路,A/D转换电路以及显示电路等;6、显示电路采用LED数码管进行显示;三、方案设计与论证1、方案一首先,利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号。
其次,由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大,然后送入A/D 转换电路中。
再由A/D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,最后由显示电路显示数据。
电阻应变式传感器就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化, 再经相应的电路转化为电压差值。
我们用电阻应变式传感器E350-ZAA作为测量电路的核心。
差动放大电路将由测量电路传过来的电压差值放大,再将放大电压传送给A/D转换电路。
本模块我们采用INA114AP做为核心元件。
A/D转换电路主要采用ICL7107将模拟信号转换为数字信号并通过LED数码管显示。
方案一优缺点:优点:本设计无复杂的程序,由硬件搭建,各部分分工明确。
在进行系统调试及故障查询时可分级测试。
缺点:芯片成本较高,无拓展功能。
2、方案二:称重传感器根据压力的变化提供相应的线性变化的电信号,该电信号经过高精度差动放大器放大。
输入给双积分型模数转换器。
转化为数字信号,数字信号可直接由单片机以串行方式读入。
【毕业设计】毕业设计电子秤

【关键字】毕业设计毕业设计电子秤篇一:毕业论文--基于单片机的电子秤设计基于单片机的电子秤设计摘要:本设计以51系列单片机STC89C52RC为控制核心,实现电子秤的基本控制功能。
在设计系统时,为了更好地采用模块化设计法,分步的设计各个单元功能模块,系统的硬件部分可以分为最小系统、数据采集、人机交互界面(键盘以及显示)和系统电源四大部分。
最小系统部分为STC89C52RC系统;数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成,包括运算放大器OP07和A/D转换器ADC0809;人机交互界面为键盘输入和数码管显示,主要使用5X5键盘、CH423数码管控制芯片及13位数码管显示,可以方便的输入数据并直观的显示重量、单价和总价。
系统电源是以LM7805、LM7812为核心设计电路以提供系统正常工作电源。
软件部分应用单片机C51语言进行编程,实现了该设计的基本控制功能。
该电子秤可以实现基本的称重功能(称重范围为0~10Kg,重量误差不大于±0.02Kg),重量、单价、总价的计量可以精确到两位小数,键盘设置有数字键(‘0’~‘9’、‘.’)、储存键、单价1~单价8调用单价键、清除键、去皮键等;发挥部分有8种不同物品的单价记忆功能、99种消费商品价格累计功能、;待发挥部分为讲电子秤与打印机连接,能打印消费记录(小票),超量程和欠量程的报警功能。
本系统结构简单,使用方便,功能齐全,精度高,具有一定的开发价值。
关键词:单片机采样电路A/D转换器CH423数码管驱动芯片数码管显示工作电源the design of electronic scales based on Single-chipMicrocomputerABSTRACT :The design for the control of 51 computers STC89C52RC the core, to achieve the basic control functions of electronic scales. In designing the system, in order to better modular design, the design of each unit step function modules, the system can be divided into the minimum hardware system, data acquisition, man-machine interface (keypad and display) and the system power 4 most. Minimum system partly STC89C52RC system; data collection in part by the pressure sensor, signal processing and the first class A / D conversion components, including the operational amplifier OP07 and the A / D converter ADC0809; man-machine interface for the keyboard and digital display The main use of 5X5 keypad, CH423 digital control chip and 13 digital display, can easily enter data and visual display weight, unit price and total price. System power is based on LM7805, LM7812 as the core design of the circuit to provide normal power supply system. Software part of the application MCU C51 language programming, the design of the basic control functions. The electronic weighing scales can realize the basic functions (weighing range of 0 ~ 10Kg, the weight of the error is not greater than ± 0.02Kg), weight, unit price, total measurement is accurate to two decimal places, the keyboard settings are the number keys ( '0 '~ '9','.'), storage key, Unit 1 to Unit 8 Unit call key, clear key, peeled keys, etc.; play a part in 8different items priced memory, 99 kinds of consumer goods prices cumulative function; play a part to be about electronic scales and printers connected to print consumption records (small notes), over range and under-range alarm. The system is simple, easy to use, fully functional, high precision, has some value for development.Key words:microcontroller sampling circuit A/D converter CH423 digital tube driver chip digital display Power Supply目录第一章绪论11.1引言 (1)1.2 选题背景与意义 (1)第二章系统方案的设计 (2)2.1 电子秤的设计要求 (2)2.1.1 基本要求 (2)2.1.2 特色与创新 (2)2.2实验原理及设计基本思路 (2) (2)2.2.2 系统设计基本思路 (2)2.3 系统总体设计方案比较与论证 (3)2.4单片机的选型 (4)2.5 数据采集部分的方案确定 (4)2.5.1 传感器 (4)2.5.2 前级放大器部分 (7)2.5.3 A/D 转换器 (9)2.6人机交互部分 (11)2.6.1 键盘输入 (11)2.6.2 输出显示 (11)2.7系统电源 (12)2.8 具体实施方案简介 (13)第三章系统硬件设计 (15)3.1 基于STC89C52RC的主控电路 (15) (15)3.2 系统电源 (18)3.2.1 芯片介绍 (18)3.2.2 电源电路 (19)第四章软件流程 (20)4.1 主程序流程图 (20)4.2 键盘扫描流程图 (21)第五章结论 (22)5.1 论文总结 (22)5.2 感想 (22)致谢 (24)参考文献 (25)附录A:原理图 (26)附录B:源程序 (29)第一章绪论1.1引言在现代化的今天,电子产品变得越来越丰富,给人们带来了诸多方便,其中电子秤成了人们生活中不可或缺的一部分。
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。
实用电子秤的设计与制作

实用电子秤的设计与制作一、课程设计任务1.设计框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TLC2543进行A/D转换,转换结果送入单片机STC12C5A60S2,通过74LS244驱动四位数码管显示。
仪表放大器的输出需经采集卡采集,经过虚拟仪器软件分析,得到较好的线性度和灵敏度后,才能再送入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.基本要求(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) 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;在通用板上制作电路板。
(4) 仪表放大器增益可调,放大倍数自行确定;应变电桥和放大电路应具有调零功能。
(5) 能够利用C51单片机编写正确程序,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) 利用虚拟仪器采集测量电路的输出电压至电脑中,并分析数据。
要求非线性误差小于1.50%。
二、设计总体要求1.认真阅读本设计任务书,了解本设计的任务和要求。
2.认真复习《传感器与检测技术》和《单片机原理与应用》课程中有关应变式传感器和A/D转换、数码管显示的有关内容。
3.适当查阅一些与设计有关的参考资料,鼓励同学创新。
4.利用protues7.1画出系统完整电路图,包括仪表放大器和单片机系统两大部分。
5.特别要注意焊接装配的质量,认真搞好焊接装配工艺,焊接完毕后一定要细心检查有无错误、错焊元件、焊接点与接地点短路等。
在焊接装配完成后,要认真检查部件的焊接情况,在与电路图反复对照确属无误后,方可接上直流电源,特别要注意电源接法。
6.精心调测,尽量得到较高的灵敏度和较低的非线性误差。
称重传感器制作的便携式电子手提秤

称重传感器制作的便携式电子手提秤这里介绍的便携式电子手提秤具有称重精度高、简单实用、携带方便、成本低等特点,很适合家庭购物使用。
工作原理本装置由称重传感器、放大电路、A/D转换和液晶显示电路四部分组成,电路如图所示。
图中E为9V叠层电池,R1~R4为称重传感器的4片电阻应变片,R5、R6与RPI组成零件调整电路,当载荷为零时,调节RPI使液晶显示屏显示零。
IC1、IC2为双运放集成电路LM358中的两个单元电路。
A1、A2组成了一个对称的同相放大器,A/D转换器采用了7106双积分型A/D转换器。
液晶显示屏采用3-1/2液晶显示片。
根据手提秤的特点,传感器应该选用S型称重传感器,但是S型称重传感器成品的价格较高,为了降低成本,可用半成品CHBL3型双孔悬臂梁称重传感器进行改制。
CHBL3型传感器以双孔悬臂梁作为弹性体,弹性体上贴四片箔式电阻应变片R1~R4。
小量程称重传感器常采用双孔悬臂梁传感器,它的结构和接线如图所示。
如果载荷P安放在秤盘上,载荷P简化为作用在弹性元件端部的一个力偶M,如图所示。
这种传感器的特点是载荷P准S型传感器安放在任何位置都不影响输出值。
根据这一特点,我们只要稍作修改就可以制成一个准S型传感器,修改后的结构如图所示。
从图中可以看出,重力P的中心在中线上,这样S型传感器安放在手提秤的外壳中,重力P的中心也在外壳的铅垂中心线上。
改装后的准S型传感器的电桥输出电压为V0。
放大电路与7106的连接图如图所示,A1和A2组成对称型同相放大电路,输入电阻很高。
由于结构对称,在输出端它们的温度漂移被相互抵消。
A/D转换器7106是一个双积分型的A/D转换器。
该转换器精度高,它带有输出译码器,可直接驱动液晶显示器。
7106与液晶显示器被设计成一个量程为200mV的电压表。
便携式电子手提秤的量程为skg,称重传感器在5kg时的输出约为4.6mV。
图为A/D转换与液晶显示驱动的原理图。
目前,台式电子秤在商业贸易中的使用已相当普遍,但存在较大的局限性:体积大、成本高、需要工频交流电源供应、携带不便、应用场所受到制约。
一种基于STC89C52单片机的便携式电子秤设计

一种基于STC89C52单片机的便携式电子秤设计电子秤在日常生活中广泛应用,尤其在超市、货运、厨房等场景中起到了不可或缺的作用。
本文将介绍一种基于STC89C52单片机的便携式电子秤设计,以满足人们对便携、精确、易用的电子秤的需求。
1. 简介电子秤是一种利用传感器测量物体重量的设备。
传统的机械秤存在读数不准确、不易携带等问题,而基于单片机的电子秤则具备了更高的精确度和便携性。
2. 设计原理该电子秤的设计原理是利用压力传感器测量物体受力变化,然后将受力信号通过模拟电路转换为电压信号,再由单片机进行模拟数字转换(ADC)并进行计算,最终得出物体的重量。
3. 硬件设计3.1 单片机选择本设计采用STC89C52单片机作为主控芯片,其具备高性能、低功耗的优势,并且具备8位数据总线、32KB的闪存等特点,非常适用于小型应用。
3.2 传感器选择为了实现高精度的重量测量,我们选用了一款高精度的压力传感器。
该传感器具备良好的线性度和稳定性,能够准确地测量重量变化。
3.3 电路设计电路设计包括模拟电路和数字电路两部分。
模拟电路将传感器输出的模拟信号转换为电压信号,再经过条件放大后输入到单片机的模拟转换电路。
数字电路主要由单片机、LCD显示屏和按键等组成,实现数据处理和人机交互功能。
4. 软件设计4.1 硬件初始化在软件设计中,首先需要对硬件进行初始化设置。
通过配置单片机的GPIO口、中断、计时器等功能来实现对各个硬件模块的控制。
4.2 模拟转换和数据处理通过单片机提供的模拟数字转换(ADC)功能,将模拟电压信号转换为数字信号。
然后,通过数据处理算法对数字信号进行滤波和校准,得出准确的重量数据。
4.3 显示和人机交互使用LCD显示屏来展示测量结果,并增加按键功能,方便用户进行重量锁定、切换单位等操作。
同时,还可以通过串口通信将数据传输到其他设备。
5. 功能拓展在基本功能实现的基础上,可以对电子秤进行一些功能扩展。
例如,增加存储功能,记录每次测量的重量数据;增加串口通信功能,方便与其他设备进行数据交互;增加温湿度传感器等,实现多功能集成。
手提数字显示电子秤设计总体方案设计

手提数字显示电子秤设计1 总体方案设计手提电子称实现的原理就是利用电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号,拟信号的方式传送到A/D转换器。
其次,由A/D转换电路把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大,然后送A/D转换电路中。
再由A/D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,最后由显示电路显示数据。
电阻应变式传感器是实现测试与自动控制的重要环节,也是智能仪器和仪表的重要组成部分。
在测试系统中,被作为一次仪表定位,其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息,并将其转换成另一形态的信息。
下图是电子称系统总体框图感应器放大滤波器电路A/D转换电路按键CPU介面电路显示器重力2 硬件部分设计2. 1 电阻应变式称重传感器电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理:弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。
由此可见,电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。
2.1.1 电阻应变片电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上,即成为一片应变片。
它的一个重要参数是灵敏系数K。
设有一个金属电阻丝,其长度为L,横截面是半径为r的圆形,其面积记作S,其电阻率记作ρ,这种材料的泊松系数是μ。
当这根电阻丝未受外力作用时,它的电阻值为R:R = ρL/S(Ω)(2—1)当他的两端受F力作用时,将会伸长,也就是说产生变形。
设其伸长ΔL,其横截面积则缩小,即它的截面圆半径减少Δr。
此外,还可用实验证明,此金属电阻丝在变形后,电阻率也会有所改变,记作Δρ。
对式(2--1)求全微分,即求出电阻丝伸长后,他的电阻值改变了多少。
我们有:ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S–ΔSρL/S2(2—2)用式(2--1)去除式(2--2)得到:ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L–ΔS/S(2—3)另外,我们知道导线的横截面积S = πr2,则Δs = 2πr*Δr,所以ΔS/S = 2Δr/r(2—4)从力学知识我们知道:Δr/r = -μΔL/L(2—5)其中,负号表示伸长时,半径方向是缩小的。
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便携式手提电子秤设计
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便携式手提电子秤设计
一、引言
手提电子秤具有称重精确度高,简单实用,携带方便成成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点。
是家庭购物使用的首选。
其电路构成主要有测量电路,差动放大电路,A/D转换,显示电路。
其中测量电路中最
主要的元器件就是电阻应变式传感器。
电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种,广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。
而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大,以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。
A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号,进行模数转换,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。
二、设计内容及总体方案
内容是设计一个手提电子秤
要求:
1、电阻应变式传感器
2、秤重范围为2kg
3、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
4、工作原理,附系统原理图
首先利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号,以模拟信号的方式传送到A/D转换器。
其次,由A/D转换电路把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大,然后送A/D转换电路中。
再由A/D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,最后由显示电路显示数据。
具体方案如下:
三、单元电路的具体设计
1.测量电路:电阻应变式传感器就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化 , 再经相应的测量电路而最后显示或记录被测量值的变化。
在这里,我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心。
并应根据测量对象的要求,恰当地选择精度和范围度。
(1)电阻应变式传感器的组成以及原理:
电阻应变式传感器简称电阻应变计。
当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时,则敏感元件将随构件一起变形,其电阻值也随之变化,而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系,进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件
的变形。
通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接,即可测得重力、变形、扭矩等机械参数
(2)电阻应变式传感器的测量电路:
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桥式测量电路。
桥式测量电路有四个电阻,电桥的一个对角线接入工作电压E,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,否则就有电压输出,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。
测量电桥如图:
称重传感器
它由箔式电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥,测量电桥的电源由稳压电源E供给。
物体的重量不同,电桥不平衡程度不同,指针式电表指示的数值也不同。
滑动式线性可变电阻器R P1作为物体重量弹性应变的传感器,组成零调整电路,当载荷为0时,调节R P1使数码显示屏显示零。
这里若考虑系统高稳定性,可选用Tedea-Huntleigh的2kg拉式称重传感器。
2.差动放大电路:
(1)原理:本次设计中,要求用一个放大电路,即差动放大电路,主要的元件就是差动放大器。
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。
仪表仪器放大器的选型很多,我们这里介绍一种用途非常广泛的仪表放大器,就是典型的差动放大器。
它只需高精度LM358和几只电阻器,即可构成性能优越的仪表用放大器。
广泛应用于工业自动控制、仪器仪表、电气测量等数字采集的系统中。
本设计中差动放大电路结构图如下:
推导过程:I=
7
2
1R V V i i V o=(R 8+R 7+R 8)I =(1+
7
8
2R R )Vi , 则Avf=1+7
8
2R R
放大电路与ICL7107的连线示意图如下:
(2)所用芯片:
LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
3.A/D 转换:A/D 转换的作用是进行模数转换,把接收到的模拟信号转换成
数字信号输出。
在选择A/D 转换时,先要确定A/D 转换的位数,该设计运用的
A1
∞
A2
∞
R 8=30K R 8=30
R 7= 5.1 K
5V
IN - IN +
Vref Vref- CO
R p2
1M V+
R P3 A1
∞
A2
∞
R 8 R 8
R 7
Vo
Vi
Vi1
Vi2
I
是双积分式A/D 转换器ICL7107,A/D 转换误的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制的范围和精度有关,系统精度涉及的环节很多,包括传感器的变换精度,信号预处理电路精度A/D 转换器以及输出电路等。
(1)ICL7107双积分型的A /D 转换器的特点
a.直接输出7段译码信号
b.7107直接驱动LED
c.位十进制A/D 转换器
d.双积分型电路
(2)双积分A/D 转换器结构与原理
常见A/D 转换器的转换方式有积分式和非积分式两类(如逐次逼近比较式A/D 转换器),双积分式A/D 转换器的基本组成如图,它由积分器、比较器、逻辑控制电路、闸门电路、计数器及时钟脉冲源等电路所组成。
逻辑控制电路
闸门电路
时钟源
十进制计数器
-+
A 1
R
S 1
-U REF
S 2
C
+-A 2
U om
t 1
t 2
t 3
T 1
T 2
U o
t
图6-2-6 双积分式A/D 转换
(a) 电路组成框图
(b )双积分波形
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