电子皮带秤电子电路的新设计
基于STM32F1单片机的电子秤设计
基于STM32F1单片机的电子秤的设计1.本文概述随着技术的进步和电子技术的普及，电子秤已成为日常生活和工业生产中不可或缺的工具。
与传统的机械秤相比，电子秤具有更高的测量精度、更强的功能性和更广泛的应用范围。
本文旨在设计一种基于STM32F1单片机的电子秤。
该设计不仅专注于电子秤的称重和单位转换等基本功能，而且通过使用STM32F1微控制器，赋予电子秤更智能的功能，如数据存储、传输和用户界面交互。
文章首先介绍了STM32F1单片机的特点和适用性，然后详细阐述了电子秤的设计原理、硬件选择和软件实现。
本文还包括对系统的测试结果和分析，以验证设计的有效性和可靠性。
通过本文的研究和设计，有望为电子秤领域提供一种创新实用的解决方案。
2.系统设计原则在这种电子秤的设计中，STM32F1微控制器作为核心控制器，其重要性体现在以下几个方面：处理能力：STM32F1系列微控制器基于ARM CortexM3内核，具有强大的处理能力和高效的能耗比。
其最大工作频率可达72MHz，足以处理电子秤所需的复杂计算和数据传输任务。
集成：该系列微控制器集成了丰富的外围接口，如ADC（模数转换器）、UART（通用异步收发器）、I2C（集成电路总线）等。
这些接口对电子秤的设计至关重要。
稳定性和可靠性：STM32F1微控制器具有优异的抗干扰能力和稳定性，适用于工业应用，确保了电子秤在复杂环境中的准确性和可靠性。
电子秤的核心部件是传感器，用于将物体的重量转换为电信号。
在该设计中，选择了压力传感器作为主要测量元件。
传感器的工作原理是基于弹性变形。
当物体受到压力时，传感器内部的电阻应变计变形，从而改变电阻值并通过惠斯通电桥将其转换为电压信号。
信号放大和滤波：传感器输出的模拟信号通常较弱，需要通过信号放大器进行放大。
为了提高信号质量，设计了滤波电路来去除噪声，保证信号的准确性。
模数转换：通过STM32F1微控制器内置的ADC将放大后的模拟信号转换为数字信号，使微控制器易于处理和计算。
电子称电路的设计和分析 ppt课件
电阻应变式称重传感器
电阻应变式称重传感器包括两个主要部分， 一个是弹性敏感元件，利用它可以将测得的 重量转换为弹性体的应变值；另一个是电阻 应变计，它作为传感元件将弹性体的应变， 同步地转换为电阻值的变化。
•在电阻应变式称重传感器中，通过桥式电路 将电阻的变化转换为电压变化。电阻应变式 称重传感器的工作原理框图
如图所示:
• 电阻应变式称重传感器的 桥式测量电路
• R1、R2、R3、 如图所示: R4为4个应 变片电阻，
组成了桥式
测量电路， Rm为温度补 偿电阻，e 为激励电压， V为输出电 压。
• 当传感器不受载荷时，弹性敏感元件不产 生应变，粘贴在其上的应变片将不发生变
形，阻值不变，电桥平衡，输出电压为零； 当传感器受力时，即弹性敏感元件受载荷P 时，应变片就会发生变形，阻值发生变化，
去皮：在称重显示状态下，按[去皮]键， 则显示零值并去皮指示灯亮；在去皮状态下， 拿掉皮重物时按[去皮]键，可以清除皮重值。
• 标定功能：为保证仪器预定精度的可靠性 和合法性，仪器必须定期校准，为用户提供
电子秤的组成
1．电子秤的基本结构
电子秤是利用物体的重力作用来确定物体 质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质 量相关器也称磁弹性传感器，它 是一种力—电转换的无源传感器。它的工作 原理是利用压磁效应，将被称重量的变化转 换成传感器导磁体的导磁率变化并输出电信 号。
压磁传感器具有输出信号大，抗干扰性能 好，承载能力强，不均匀载荷对测量准确度 的影响小，能在恶劣的环境中工作，结构简
谐振式
• 谐振式称重传感器也称频率式传感器，它 是利用机械振子的固有频率或石英晶体的 谐振特性，随着被称物体重量的变化产生 频率变化现象而形成信号的一种传感器。 谐振式传感器可分为振弦式、振梁式、振 膜式、振筒式、振管式和晶体谐振式等多 种类型。
电子称电路的设计和分析PPT
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电子秤主要部件
• 称重传感器 称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置，
被喻为电子秤的心脏部件，它的性能好坏很大程度 上决定了电子秤的精确度和稳定性。通常称重传感 器产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%。 若在环境恶劣的条件下（如高低温、湿热），传感 器所占的误差比例就更大，因此，在人们设计电子 秤时，正确地选用称重传感器非常重要。
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电子秤测量系统的结构框图
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电子秤的工作原理
• 当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通 过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力－ 电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成 一定函数关系(一般成正比关系)的电信号(电压或 电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后 再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到 微处理器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功 能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状 态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制 各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时， CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示， 或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D 转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。 13
电子秤的计量性能
电子秤的计量性能涉及的主要技术指标有： 量程、分度值、分度数、准确度等级等。
（1）量程：电子衡器的最大称量Max，即 电子秤在正常工作情况下，所能称量的最大值。
（2）分度值：电子秤的测量范围被分成若 干等份，每份值即为分度值。用e或d来表示。
（3）分度数：衡器的测量范围被分成若干 等份，总份数即为分度数用n表示。
4
置零：在开机或称重过程中，仪表显示偏离零点且在 称重范围内，则可按[置零]键，显示零值并零点指示灯 亮。
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。
电子皮带秤设计
1前言1.1电子皮带秤的发展及目前的状况1908年，美国的一个年轻人梅里克发明了一种能够称重的皮带输送机械设备，世界上第一台电子皮带秤就此诞生了，梅里克的这项发明很好的解决了物料的连续称量这种发明的称重装置也就被称作梅里克电子皮带机。
梅里克利用本发明成立了自己的公司，并且投入到生产实际当中。
我们在德国申克公司的历史回顾资料中，曾看到“1902年，皮带秤”这一段产品编年史，表明该公司1902年就有皮带秤产品，但未看到更详细的叙述。
1940年以后电子皮带秤在美国等发达国家已经得到了广泛的生产与应用，相比之我过电子皮带秤的发展速度较慢，不过进入21世纪之后，随着工业生产快速发张，通过电子皮带秤进行连续称量就显得格外重要，能很好的提高生产效率，因此我国也出现了很多电子皮带秤的生产厂家，对电子皮带秤的研究也进一步深入，使得电子皮带秤在我过快速发展起来。
1.2电子皮带秤特点1、电子皮带秤的测量信号可以远距离输送，因此工作人员就可以在工作室内实现对生产测量流程的控制，可以对电子皮带秤进行调节，大大简化了工作的流程，提高了工作效率。
2、电子皮带秤的承载不分设计简单明了化，承载器的传力机构大大简化，使得维修维护方便了很多。
3、进行测量的部分精度越来越高，使得整个测量过程从人力物力方面都远胜于之前的普通机械式称量装置。
4、电子皮带秤的称重计量仪器可以远离工作现场，能够有效的保护仪器，增加仪器的使用寿命，而且电子皮带秤的秤架，测量用的传感器多为结构件，不容易损坏，电子皮带秤的安装要比普通的皮带秤简单许多，并且不受现场环境条件的限制。
能够长期稳定的工作。
5、与核子皮带秤相比，电子皮带秤不需要放射源，不存在安全隐患问题，并且电子皮带秤的使用精度要高于核子皮带秤，使用场合不受环境条件的限制，能够很好得满足大多数用户的需要。
电子皮带秤有以上这样的一些特点，使得电子皮带秤广泛的应用在工业生产的连续测量应用中，也使得电子皮带秤成为目前市场上的主流称重测量装置，其他一些皮带秤作为辅助的测量工具，电子皮带秤在未来的生产中将会得到进一步的发展与应用。
新型分布式电子皮带秤的设计
新型分布式电子皮带秤的设计1. 引言- 研究背景- 研究意义- 研究目的2. 相关技术与理论- 电子皮带秤的发展历程- 分布式控制理论- 网络通信技术3. 设计方案- 系统总体设计- 硬件设计- 传感器选择与布置- 控制器选择与设计- 软件设计- 软件架构设计- 编码实现4. 系统测试与分析- 构建实验平台- 测试数据分析- 系统性能评估5. 结论与展望- 结果总结- 问题与不足- 发展前景分析- 改进方案与展望注：以上提纲仅供参考，实际论文中章节的数量和内容可能会根据研究的具体情况而有所调整。
第1章节：引言随着工业、农业以及物流行业的不断发展，重量测量成为了许多工业和商业领域必不可少的过程。
电子皮带秤作为流程自动化和数字化的有力工具，已被广泛应用于工业生产、物流管理等领域，但传统电子皮带秤存在故障率高、精度不够、安装维护麻烦等问题。
近年来，分布式控制技术已经成为了工业自动化领域的研究热点，其通过将多个控制器互联，形成一个完整的控制系统，具有可扩展性高、安全性强、维护灵活等诸多优势，并能够有效解决传统电子皮带秤存在的问题。
因此，本论文旨在通过研究分布式控制技术，设计一种新型分布式电子皮带秤，以提高电子皮带秤的测量精度、降低故障率、提升控制系统的可靠性和安全性。
本章主要涵盖以下三个方面：1.1 研究背景电子皮带秤作为一种重要的工业自动化设备，其在矿山、煤矿、港口等重量测量领域占据着重要地位。
然而，传统电子皮带秤存在一些问题。
首先，由于数据处理单元通常安装在皮带秤控制箱上，长期工作，易发生故障。
其次，传统电子皮带秤的测量精度较低，无法满足高精度要求的实际应用需求。
最后，该系统的安装部署工作繁琐，维护起来十分麻烦。
针对以上问题，本论文提出了新型的分布式电子皮带秤方案，通过多控制器联合控制，以提高测量精度、降低故障率、提高系统的可靠性和安全性。
1.2 研究意义随着工业自动化和数字化进程的不断加速，电子皮带秤将在更多领域得到广泛应用。
电子行业电子称课程设计
电子行业电子称课程设计1. 引言电子行业作为现代工业生产领域的重要组成部分，广泛应用于各个领域。
其中，电子称作为精确测量和计量的工具，在生产、贸易、科研等领域发挥着重要作用。
本文将以电子行业电子称的课程设计为背景，介绍设计的目的、方法、实验步骤和预期结果。
本课程设计旨在通过设计和实现一个电子称原型，帮助学生深入了解电子称的工作原理和相应的技术要求，培养学生的动手能力和解决问题的能力，在实践中提高其专业技能。
3. 设计方法在电子称的设计中，我们采取以下方法：硬件设计是电子称的重要组成部分。
我们将使用电子元件如电阻、电容、传感器等，按照一定的电路原理进行连接和布局，以实现电子称的测量功能。
硬件设计包括电路设计、传感器选择和放置、AD转换器等方面。
3.2 软件设计软件设计是电子称的另一个关键部分。
我们将使用相应的编程语言如C、C++等，开发与硬件配套的程序，实现电子称的数据采集、处理和显示功能。
软件设计包括数据采集、信号处理、界面设计等方面。
3.3 实验验证为了验证电子称的设计是否满足要求，我们将进行一系列的实验。
实验将通过比较设计值与实际测量值的偏差，以及与已有标准电子称的比较，来评估设计的准确性和精确度。
实验包括静态测量、动态测量、稳定性测试等方面。
4. 实验步骤根据以上设计方法，我们制定了以下实验步骤：4.1 准备实验材料和设备准备所需的电子元件、传感器、开发板等材料和设备，确保实验能够正常进行。
4.2 进行电路设计和布局根据电子称的功能和要求，设计相应的电路，并将电子元件按照一定的布局进行连接。
4.3 进行软件开发使用相应的编程语言，开发与硬件配套的程序，实现电子称的数据采集、处理和显示功能。
4.4 进行实验验证将设计好的电子称原型进行实验验证，采集实际测量值，并与设计值进行比较，评估设计的准确性和精确度。
4.5 总结和分析实验结果根据实验结果，总结并分析设计的准确性和精确度，找出可能的问题和改进点，并提出相应的建议。
电子行业电子称设计与制作
电子行业电子称设计与制作概述电子称是电子行业中常用的一种测量设备，用于测量物体的重量。
本文将介绍电子称的设计与制作流程，包括硬件设计、软件编程和制作过程。
硬件设计电子称的硬件设计主要包括传感器选型、电路设计和电源设计。
传感器选型电子称的传感器主要用于测量物体的重量。
常用的传感器包括压电传感器和电磁传感器。
压电传感器基于压电效应，当物体施加在传感器上时，产生电荷，通过测量电荷的大小来确定物体的重量。
电磁传感器则基于磁感应原理，通过测量线圈中的电流变化来确定物体的重量。
在选型时需要考虑测量范围、精度和成本等因素。
电子称的电路设计主要包括信号放大、滤波和模数转换等步骤。
信号放大可以增加传感器输出信号的幅度，提高测量精度。
滤波则用于去除噪声和干扰信号。
模数转换将模拟电压信号转换为数字信号，便于后续的数据处理和显示。
电路设计中需要考虑电路的稳定性、抗干扰能力和功耗等因素。
电子称的电源设计主要包括电源稳定和功耗控制。
电源稳定可以确保电子称工作时不受电源波动的影响，提高测量精度。
功耗控制则可以延长电子称的使用时间，减少电池更换的频率。
软件编程电子称的软件编程主要用于数据处理和显示。
编程语言可以选择C、C++或者Python等。
软件编程的主要步骤包括数据采集、数据处理和数据显示。
数据采集数据采集是指将传感器测量到的模拟电压信号转换为数字信号，并存储到计算机或者微控制器中。
可以使用模数转换芯片或者模数转换器来完成数据采集。
在数据采集过程中需要考虑采样率和数据精度等因素。
数据处理数据处理是指对采集到的数据进行处理，包括去除噪声、滤波和校准等步骤。
去除噪声可以通过滤波算法和数字信号处理技术实现。
滤波可以使用低通滤波器或者数字滤波器来完成。
校准是将测量到的数据与已知质量的物体进行对比，调整测量结果，提高测量精度。
数据显示数据显示是指将处理后的数据以可视化的方式呈现给用户。
可以使用LCD显示屏、数码管或者计算机界面来显示数据。
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电子皮带秤电子电路的新设计
长江大学电信学院 郭永新 孙传友
摘要：本文对传统的电子皮带秤的电路部分加以改进，省去了乘法器、积分器等部分电路，大大简化了电路结构，降低制造成本，是一种新型的电子皮带秤电子电路。
关键词：电子皮带秤，称重传感器。
1、引言
电子皮带秤是在皮带传送装置中安装的自动称重装置，它不但能称出某一瞬间传送带所输送的物料的重量，而且可以称出某段时间内输送物料的总和，广泛应用于矿山、矿井、码头及料场等。
电子皮带秤集合了力学、电机学、电子技术、传感技术等各领域的先进技术。
传统的电子皮带秤是由称重传感器、测速传感器、乘法器、积分器、积算器等部分组成，本文对传统的电子皮带秤的电路部分加以改进，省去了乘法器、积分器、积算器等部分，使设计更为简单、实用。
是一种新型的电子皮带秤电子电路。
2、电子皮带秤的数学原理
新型电子皮带秤测量系统简化框图如图1所示，其皮带驱动传送的机械部分仍然与传统电子皮带秤相同。
皮带传动轮上装有齿轮盘，旁边装有磁电式转速传感器，用以测量传动轮转速即测量出皮带的运行速度V 。
在传送带中间的适当部位，有一个专门用做自动称量的框架，这一段的长度L 称为有效称量段，下面装有应变式称重传感器（压头）。
设某一瞬时t
图1 新型电子皮带秤测量系统简化框图
在L 段上的物料重量为L W ，经称量框架传给应变式称重传感器（压头），使传感器产生应变。
设有效长度L 的单位长度的料重为()t G ，即
L W t G L /)(= （1）
此时皮带运行速度为)(t V ，则二者的乘积即为单位时间皮带传送的料重)(t W
)()()(t V t G t W ×= （2） 在T 时间内，皮带传送的物料总重量为 ∫
=
T
dt t W M 0
)( （3）
3、新型皮带电子秤电子电路总体设计
设齿轮盘的齿数为B ，皮带传送轮每转一周，磁电式转速传感器将产生B 个脉冲，脉
冲频率为V f ，皮带传送轮的直径为D ，则皮带运行速度V 为，
D B
f V V
××=
π （4） 频率/电压转换器将磁电式转速传感器产生的脉冲频率转换成电压E V D
B
C f C E V ×⋅=
×=π11 （5）
式中C 1为频率/电压转换器的转换系数。
本设计将频率/电压转换器的输出电压作为应变式称重传感器的应变检测电桥的供电电压，秤架物料重量L W 使应变检测电桥输出电压为[]
1 G L C E W C E U L ×××=××=220 （6） 式中C 2为应变检测电桥的灵敏系数。
应变检测电桥输出电压被放大器放大K 倍，再由电压/频率转换器转换成脉冲频率0f ，
G L KEC C KU C f ×=×=23030 （7） 式中C 3为电压/频率转换器的转换系数。
将式（5）代入上式得 V G K D
L
C C BC f ×××⋅=
π3210 （8）
电压/频率转换器输出脉冲经过m 位二进制串行计数器的分频，变为频率为f 的计数脉冲
V G K D L C C BC f f m
m ×××⋅⋅==223210π （9） 将式（2）代入上式得
W S f ×= （10）
式中S 为测量电路的总灵敏度 K D L
C C BC S m
×⋅⋅=
2
321π （11） 设在第i 时间段T i 内，皮带传送的料重为M i ，单位时间皮带传送的料重为W i ，电压/频率转换器输出的频率为f i ，则该时间段的脉冲计数值为
i i i
i
i i i i i SM T T SM T SW T f N ==
=×= （12） 在整个测量时期∑==
n
i i
T
T 1
内，脉冲计数器的累积计数结果为
SM M S SM
N N n
i i n
i i
n i i
====
∑∑∑===1
1
1
（13）
由上式可见，脉冲计数器的累积计数结果N 与皮带传送的总重量M 成正比。
此计数结果在
数字显示器上显示出来，因此显示数字的重量单位即N=1所代表的重量为
LK
C C C B
D S N M M m
321021⋅⋅⋅=
==π （14） 通常重量显示单位习惯采用吨或公斤。
例如以0.1吨为显示单位，即
吨 1.0213210=⋅⋅⋅===LK
C C C B
D S N M M m
π （15）
为了实现这一标度变换，对上式中各个有关的参数都要进行综合考虑和设计，而且应设置放大器增益调整电路，以便进行标度的精确细调。
4、新型皮带电子秤单元电路的选择和设计
新型皮带电子秤电子电路的各个单元电路的选择和设计，因论文篇幅所限，这里不详细阐述，只作简要说明。
放大器应采用三运放的测量放大器，而且增益可调，具体电路见文献2第442页。
频率/电压转换器和电压/频率转换器可以采用VFC32、BG382、LM131、LM331或AD537、AD650等，具体电路见文献2第533页。
分频器采用m 位二进制串行计数器，例如12位二进制串行计数器CC4040与7位二进制串行计数器CC4024串接构成，其分频系数为19
7
12
222=×，即m=19。
脉冲计数器与数字显示器可采用CD4510十进制计数器、CD4511锁存/译码/驱动器及LED 显示器构成。
例如采用6个CD4510十进制计数器、6个CD4511锁存/译码/驱动器、6位LED 显示器构成6位十进制计数显示器，最大计数值可达999999。
具体电路见文献2第660页，6位十进制计数显示器也可用6块CL102来实现。
5、结束语
本文提出的电子皮带秤电子电路的新方案，对传统的电子皮带秤的电路部分加以改进，省去了乘法器、积分器等部分电路，使设计更为简单、实用。
该新方案的基本原理也可推广应用到其他类似电表、水表这样的累积式计数测量系统。
参考文献：
1、孙传友等编著.现代检测技术及仪表. 北京：高等教育出版社，2006
2、孙传友等编著.感测技术与系统设计. 北京：科学出版社，2004
发表于《科技信息》2007年第31期。