应变式称重传感器的设计与计算
应变式称重传感器的设计与计算[美国]理查德·富兰克林此篇文章的形成是基于对称重传感器设计者能有所帮助。
它深入分析推导出一些公式，这些公式能够计算出位于称重传感器上的某些尺寸大小，并提供所需要的输出。
此篇文章还介绍了各种误差来源及设计建议。
粘贴式电阻应变计广泛应用于当今高精度测力与称重传感器的制造中。
本篇文章为帮助称重传感器设计者计算出称重传感器尺寸大小，从而为获得唯一需要的输出作了充分的准备。
设计者既可以运用有限元分析法经计算机程序（如果可能）来确定称重传感器所需要的尺寸，或运用本文所提供的公式来计算此尺寸。
应力公式选自一部非常好的书——应力与应变公式（见参考文献[1]）。
除了公式汇编，本文还讨论了误差的可能来源及设计建议，有关误差来源的信息主要是基于作者的经验。
文中所描述的相关称重传感器没有作专利调查，在考虑把所讨论的设计用于产品的生产或推向市场前，有必要作一下调查。
通过某些假设得出的这些计算公式，另外还有电阻应变计的特性、应力形式、材料特征以及机械加工的偏差都会导致计算结果的一定误差。
在批量制造称重传感器前，应制造几个样机进行组装、测试和标定。
在某些工业中，如航天工业也许只需要一次性的称重传感器，为决定其非线性、重复性和滞后等误差，在使用前对其进行标定是十分重要的。
当计算机被应用于数据处理时，非线性、零点漂移及灵敏度变化，是很容易修正的。
如果称重传感器在使用时要经历强烈的温度变化和外部附加载荷的影响，我们应进行试验并测量出这些影响量所造成的误差。
如果某部分结构（如接头、销子、压杆）用来测量或是被用作称重传感器时，标定和测试就尤为重要了。
称重传感器设计包括许多方面，这里对其制造生产不予讨论，例如，需要对电阻应变计安装技术知识的全面了解，一些电阻应变计制造商提供技术资料的同时，还应提供电阻应变计安装的分类等。
有关称重传感器设计的附加内容见参考文献[2]（a）和[2]（b）。
这份小册子及计算机程序比较完整，可以从制造商那里获得。
在过去十年中，计算机技术的发展改变了称重传感器的设计、制造与记录方式，例如在电阻应变计被安装后，所有的称重传感器都有一个原始的不平衡（当没有载荷作用时，也有输出信号存在）。
通常零点调整电阻被应用于商业称重传感器，以便消除这种不平衡。
运用计算机程序，零点不平衡数据很容易被除掉。
除了零点调整电阻外，在精密的商业称重传感器中安装了许多电阻，便于补偿诸如零点和灵敏度温度影响。
如果在记录数据的同时，称重传感器的温度也进行了测量，并且当这个称重传感器被标定时，温度造成的误差已被测定，那么就应该运用计算机程序修正最终数据。
商业称重传感器制造商不为计算机提供用于修正原始不平衡或温度影响的数据，因为他们不想局限市场。
商业称重传感器不安装零点平衡及温度补偿电阻会节省大量资金，尤其是需求量很大时效果更明显。
符号定义a—结构系数。
A—横截面面积。
A＇—中性轴上横截面面积。
A1—中性轴上翼缘面积。
A2—中性轴上腹板面积。
b—应变梁翼缘或矩形截面的宽度。
c—从中性轴到应变梁或翼缘上表面的距离。
d—从中性轴到翼缘下表面的距离。
e—拉伸或压缩应变。
e1、e2、e3、e4—应变计1、2、3、4的应变值。
e—应变计1应变的绝对值。
1e s—应变梁表面应变。
e t—电桥的总有效应变。
E i—电桥的激励电压。
E0—电桥的输出电压。
E m—弹性模量。
f—翼缘厚度。
G f—应变计灵敏系数。
h—应变梁厚度。
J—横截面的惯性矩。
l—从应变梁中心到应变计中心线的距离。
L—应变梁上两个应变计中心线之间的距离。
μ—泊松比。
M—应变计中心的弯矩。
N—电桥应变放大系数。
p—分载荷。
P—主载荷。
r—圆柱式弹性体半径。
S—拉伸或压缩应力。
S a —平均应力。
S b —弯曲应力。
S s —剪切应力。
t—中性轴处腹板的厚度。
T—轴的扭矩。
V—剪力。
Z ＇—从中性轴到A ＇质心的距离。
Z 1—从中性轴到翼缘质心的距离。
Z 2——从中性轴到腹板质心的距离。
称重传感器的输出计算图1是一个不含温度补偿电阻的称重传感器电路简图。
四个电阻应变计呈现在惠斯通电桥的桥臂上。
请注意，应变方向相同的两个电阻应变计安装在电桥的相对桥臂上，以保证电桥灵敏度最大。
例如，电阻应变计1和3受拉伸应力，2和4受压缩应力，那么这种安装的结果是当称重传感器承载后，增加了电桥从B 点到C 点的最终电压输出。
相反，当称重传感器由于温度影响而改变它的电阻时，由于增加或减少相同的量，电桥的最终输出不会变化。
这种电桥的构造由于温度产生单一的最小输出值，而使称重传感器产生最大输出值。
如图1所示，电桥输出E 0与输入E i 之比为：40tf i e G E E = （1） 式中：G f —应变计系数，由应变计制造商提供的非尺寸大小因素。
图1 称重传感器电路简图e t —电桥上应变计的全部有效应变产生的总的应变输出。
变化公式（1），得到总应变：fit G E E e 04×=（2）通过这两个公式，便可以计算称重传感器的输出灵敏度E 0/E i ，如果给出了电桥各桥臂的应变值，就可以计算出总的应变值e t 。
如果给出了所需要的电桥输出值，要想确定电桥的总应变值e t ，我们必须知道每个桥臂的应变值：e t =e 1-e 2+e 3-e 4式中：e 1—应变计1的单轴应变值（通常是称重传感器上最大最主要的应变）。
e 2、e 3和e 4—应变计2、3和4上的单轴应变值。
上述公式e t 中的加号和减号是由其在电桥上的位置而决定的。
如果应变计1和3处于拉伸应力，使得电阻增加（或者相对于C 、B 处得到一个正的输出），应变计2和4处于压缩应力，使得电阻减小（或者是得到一个负的输出），则公式为：e t = e 1-（-e 2）+e 3-（-e 4）最后，由于电桥的位置，应变计电阻的变化e t 的公式如下：4321e e e e e t +++=在全部称重传感器设计中，应变计1、2、3和4上的应变值存在着一个固定的关系N （电桥应变放大系数），则上式可以写为：141312111e e e e e e e e e e N t +++==（3）和e t =N （±e 1）（4）用公式（1）代替e t ，结果是：410Ne G E E f i= （5）公式（2）变化为：NG E E e f i014×= （6）有三种应力被应用于称重传感器的设计中，即拉伸与压缩应力，弯曲应力和剪切应力。
利用拉伸与压缩应力的称重传感器利用拉伸应力与压缩应力的多为商业称重传感器，它是利用单一载荷产生的应力，代替被称物体产生的应力。
由于有较小的纵剖面设计，能为所给的受力状态提供较大的输出。
在航空工业中，通常用圆柱形弹性体作称重传感器（处于拉伸应力或压缩应力的圆柱）是比较方便的。
最好是将圆柱的两端固定或设计成双球面，若是作不到这一点，就把应变计粘贴在附加弯矩最小区域，那里的横截面存在有规律的变化，并产生最小的弯曲应力。
注意：1、应变计1、4和2、3为单轴结构或90°应变花，在圆筒表面相隔180°粘贴。
2、在载荷P 方向，应变计1、3受拉伸，应变计2、4受压缩。
图2 电阻应变计位置图图2是圆柱式称重传感器的一个例子，有关计算圆柱应力S 的传统公式如下：APS =（7） 式中：P—轴向载荷。
A—圆柱横截面面积（图2的A-A 部分）。
S—拉伸或压缩应力。
既然这是一个单轴向载荷的圆柱，就可应用虎克定律，其应力、应变可用如下公式计算：mE Se =1 （8） S=e 1E m（9）式中：E m —弹性模量。
e 1—1号应变计的轴向应变值。
圆柱式称重传感器电桥的输出应由公式（5）计算。
既然圆柱的尺寸大小是固定的，正如下面例子所给出的：假设一个额定载荷为P=2500Ib （磅）的钢制弹性体，弹性模量E m =10.6×106psi （磅/英寸2），圆筒的外径为2.0英寸，内径为1.75英寸。
通过计算其横截面面积为A=0.736英寸2。
为通过公式（3）和（4）确定N ，e 1=e 3，e 2=e 4=μe 1，式中μ为泊松比。
代入公式（3）和（4），其结果为：N=1+μ+1+μ=2（1+μ）由于钢的μ值为0.32，所以N=2.64。
利用公式（7）计算应力，即3396736.02500===A P S 磅/英寸2。
通过公式（8）确定应变计1的应变值，即61106.103396×==m E S e =320×10-6通常写为e 1=320microinches/inch （微英寸/英寸）。
如果应变计灵敏系数（由制造商提供）为2.0，代入公式（5）中，计算结果如下：422.041032064.20.260=×××=−i E E mv/v 这说明如果给电桥施加E i =10V 激励电压，一个2500磅的载荷施加在称重传感器上时，输出的变化应为E 0=4.22mv 。
一个典型的商用称重传感器的额定输出为从2.00到3.00mv/v 或从20到30mv （施加10v 激励电压时），所以0.422mv/v 是一个较低的输出。
若要增大这个例子中圆筒式称重传感器的输出，我们可以作很多工作。
（A ）为求所需要的横截面面积A ，假定计算灵敏度为2.0mv/v ，就必须选择能形成这一面积的外径。
可在圆柱弹性体表面粘贴应变计并使其受载进行验证，直到得出满足要求的直径为止。
如果这种方法不行，可以试验下一个方法。
（B ）电桥输出电压E 0与输入电压E i 成正比，输入电压受材料，电桥电阻，应变计尺寸等限制（见参考文献[3]）。
假定施加在电桥上的最大推荐电压为10V ，要想应用更高的电压，可通过加大电桥电阻的方法，即采用更大电阻的应变计。
图2展示的4个应变计，其中两个应变计在0°位置上（或粘贴一个90°的应变花），另两个应变计在180°位置上（或粘贴第2个应变花）。
应用8个应变计的电桥，在圆柱表面沿0°，90°，180°和270°粘贴90°的应变花，电桥各臂电阻会增大一倍。
这时输入电压可增大，但是由于推荐应用于电桥的电压与电阻的平方根成比例，所以这只能增加输出值的1.41倍。
另外，如果应变计的栅长和栅宽分别由1/8英寸增大到1/4英寸时，应变计的面积便增加了4倍，而输出增加一倍。
现在总输出增加了（1.41×2）或2.82倍，电桥电压会增加到28.2V，输出由11.9mv取代了4.22mv。
柱式称重传感器的误差来源一个泊松电桥（两个应变计测量主应变，另两个应变计测量由于泊松比影响而产生的应变）是固有的非线性电桥。
专题1 应变式力与称重传感器
电阻应变仪
下图所示的静态应变仪测量范围：± 19999με； 分辨率： 1με；电桥电压：直流 2.5V； 应变片：120Ω或其他阻值； 测量点数： 8/16点；
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电阻应变仪（续）
（参考东方振动和噪声技术研究所资料）
右图所示的静动态 应变仪技术指标：
量程：1±10000με 频率范围：0-150kHz ? 平衡方式：手动
量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大。
Uo
?
Ui 4
( ? R1 R1
?
? R2 R2
?
? R3 R3
?
? R4 R4
)
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电桥平衡的条件 ：R1/R2=R4/R3
调节 RP，最终可以
使R1?/R2?=R4/R3（ R1?、 R2?是R1、R2并联RP后的
等效电阻），电桥趋于
平衡， Uo被预调到零位，
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2.应变式力与称重传感器（158页到163页）
导体或半导体材料在外界力的作用下， 会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变 化，这种现象称为应变效应。
称重传感器构成：弹性元件 +应变片+测量电 Leabharlann 。2020/4/321
2.1测量电路——不平衡电桥
金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测
阻增量正负号相间，
可以使输出电压Uo 成倍地增大。
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四臂全桥
全桥的四个桥臂都为应变片， 如果设法使试件受力后，应变 片R1 ~ R4产生的电阻增量（或 感受到的应变?1~?4）正负号相 间，就可以使输出电压Uo成倍 地增大。上述三种工作方式中， 全桥四臂工作方式的灵敏度最 高，双臂半桥次之，单臂半桥 灵敏度最低。采用全桥（或双 臂半桥）还能实现温度自补偿。
应变式传感器电子称设计解析
专业电子信息科学与技术姓名张海涛班级电信112 学号201106020230题目基于电阻应变式传感器的电子秤设计基于应变式传感器的电子秤设计1.概述社会不断发展，技术不断提高，家电设备日新月异，但初高中实验室的设备却依然是那样陈旧，最明显的当是称重设备，依然是天平，天平构造和制作简单，但读数容易出现误差，且容易损坏和老化，调节平衡时过于麻烦，浪费时间，而数显电子秤则很好地避免了这些不足，放上物体即可读数，准确而快速，方便实用，易于携带，不受场所制约。
目前国际化的趋势是小型化、模块化、集成化、智能化等，技术性能则趋于速率高、准确度高、稳定性高等，可以说靠天平比较两物体的轻重很方便，但说到快、准则是电子称更优。
传感器技术是现代科技的前沿技术，随着工业自动化、信息化的发展，以往称重的器械已跟不上时代的潮流，我们应跟上世界的步伐，往小里说，方便，往大了说，解放人类劳动力，称重行业也需要一种在称重过程中准确计量且具有极高的灵敏度、具有较强的环境适应能力的称重器械，不受大气压力等外界干扰的影响，更易于普遍，加上比以往传感器更长的寿命，通过试验和创新后的应变式传感器电子称将会够受欢迎。
此外，利用应变式传感器制作的数显电子称，易于制作、简单实用、成本低廉、体积小巧等多个优点，所以在市场上也有很大的上升和推广空间。
本次设计的基于应变式传感器的数显电子称，主要用于实验室小件物体的称重，给老师和学生提供方便，节省时间，由于是实验室的设备，不需要每人配一件，只需有3-10台，够用即可，因此要满足小巧可移动性，方便从这一实验桌到另一实验桌的搬动。
通过分析和讨论各个部分的电路原理、控制策略、实现方法等，达到使商用称重还是实验室称重的实用目的。
合理应用所学的知识，充分发挥电阻应变式传感器的功能，灵活搭配各个元器件，就能组装出一个电子称，需要各方面的能力包括理论知识和动手操作等，因此需要在课程设计前做好充分的准备，从选课题到付出实际行动都要认真仔细的思考仔细得做，遇到问题，就分析解决问题，直至连接成功。
应变式测力传感器设计
1前言1.1研究课题背景及意义应变式测力传感器早已在众多测控领域中得到了广泛的应用，尤其在测量重量方面，其技术已非常成熟。
所以，国内外众多科技人员努力争取更大的突破。
得到更优良的弹性体结构，非常合适的弹性体材料，合乎测量要求的应变片，完善的测量电路及补偿电路是需要努力的。
当然，非常好的外观质量也是一大竞争力。
现已有的应变式测力传感器大致有这么几种：桥式、剪切梁式、单点式、柱式、轮辐式、板式、平行梁式、S型。
它们主要用于称重领域。
国外企业在以下几个方面进行了许多研究和实验工作，如结构设计、制造工艺、电路补偿及调整、稳定性方面。
并取得了一定的进展。
这些进展主要包括在设计和计算过程中引入了先进的分析方法，如用计算机拟实技术进行动态仿真和动力学分析及工艺设计过程里运用虚拟技术，对生产工艺进行仿真检验。
在弹性体加工方面，使用先进制造技术，将刚性制造转为柔性制造，加工中心、柔性制造系统和柔性制造单元得到普遍采用。
在生产过程中尽量采用半自动和自动控制、自动检验程序和计算机网络技术。
改进了工艺装备也是主要成就之一。
最终提高了应变式测力传感器的稳定性和可靠性。
转子在高速运转过程中，由于种种原因，诸如转子的偏心问题，会产生不容忽视的径向力，使转轴的径向误差加大。
在自动控制系统中，便需要得到径向力这个信号，然后对执行机构才能进行控制。
要得到理想的控制刚度，不仅需要控制系统的稳定可行，测试系统的重要性同样不可忽视。
所以，传感器性能的好坏和选取的是否恰当是个非常关键的问题。
在现有的径向力测量中，人们并不是直接去测径向力的值，而是将其转化为其它量，比如位移量。
然后使用位移传感器进行测量，控制径向位移量便使得径向力引起的问题得到解决。
在高速运转的系统中，如磁悬浮系统，人们便广泛采用这样一些位移传感器：电容式传感器、电涡流式传感器、电感式传感器。
并都取得了不错的测量控制效果。
但是，还不能忽视他们的缺点。
电容式传感器，其电容小，容易受到外界诸多因素的影响，在高速旋转的转子系统中其可靠性大大降低。
基于电阻应变片的称重传感器设计.概要
本科生课程设计成绩评定表指导教师签字：年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 基于电阻应变片的称重传感器设计初始条件：要求完成的主要任务:时间安排：指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.绪论 (1)1.1概述 (1)1.2设计任务分析 (1)2.方案选择与分析 (2)2.1方案选择 (2)2.1.1总体方案设计 (2)2.1.2硬件的方案设计与论证 (2)2.2弹性元件的设计 (4)2.2.1弹性元件选择 (4)2.2.2双孔梁受力分析及尺寸设计 (6)2.3电阻应变片的设计 (7)2.3.1应变片的结构选择 (7)2.3.2应变片的材料选择 (7)2.4原理简述 (9)3.检测电路设计 (11)3.1电桥电路 (11)3.2电源电路的设计 (12)3.3前级放大电路 (12)3.4检波滤波电路 (13)3.5显示电路设计 (14)4.传感器的封装与装配 (16)5.误差源分析及处理 (16)6.传感器的标定 (17)7.体会心得 (17)参考文献 (18)附录1：元器件清单 (19)附录2：参考程序 (20)附录3：零件图 (23)附录4：装配图 (24)附录5：电路图 (24)附录5：电路图 (25)1.绪论1.1概述传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门综合技术学科，是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。
现代测量、控制与自动化技术的飞速发展，特别是电子信息科学的发展，极大地促进了现代传感器技术的发展。
同时我们也看到，传感器在日常生活中的运用越来越广泛，可以说它已成为了测试测量不可或缺的环节。
因此，学习、研究并在实践中不断运用传感器技术是具有重大意义的。
随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。
而且随着微电子技术的应用，市场上使用的传统称重工具已经满足不了人们的要求。
一种电阻应变式称重传感器模拟器的制作方法技术
一种电阻应变式称重传感器模拟器的制作方法技术
》
1. 理论概述
电阻应变式称重传感器模拟器采用了两个变压器，将模拟称重传感器传感的模拟输出转换成数值模拟量。
这种模拟器是由一台可变电阻变压器和一台数字模拟电路部件组成的，它们分别负责了模拟称重传感器的电阻变化和量化输出。
2. 电路结构
电阻应变式称重传感器模拟器的电路构成如下：
① 可变电阻变压器：可变电阻变压器负责变换模拟称重传感器的电阻变化，使其可以被后续的电路看到。
② 数字模拟电路部件：数字模拟电路部件负责模拟称重传感器电阻变化的量化输出。
3. 使用方法
本模拟器用于模拟称重传感器的信号输出，使其可以被后续的电路看到。
确定模拟器的安装位置，在电源处连接电源，然后将信号线连接到模拟器和被测仪器的输入端，最后，在可变电阻变压器和数字模拟电路部件处调节参数，完成模拟器的设置。
4. 注意事项
使用可变电阻变压器时，首先要确保可变电阻变压器的容量满足所需的称重系统的承载能力；其次，要确保可变电阻变压器的精度满足所需的精度；最后，要确保可变电阻变压器的量程满足所需
的范围。
应变式测力传感器设计
1前言1.1研究课题背景及意义应变式测力传感器早已在众多测控领域中得到了广泛的应用，尤其在测量重量方面，其技术已非常成熟。
所以，国内外众多科技人员努力争取更大的突破。
得到更优良的弹性体结构，非常合适的弹性体材料，合乎测量要求的应变片，完善的测量电路及补偿电路是需要努力的。
当然，非常好的外观质量也是一大竞争力。
现已有的应变式测力传感器大致有这么几种：桥式、剪切梁式、单点式、柱式、轮辐式、板式、平行梁式、S型。
它们主要用于称重领域。
国外企业在以下几个方面进行了许多研究和实验工作，如结构设计、制造工艺、电路补偿及调整、稳定性方面。
并取得了一定的进展。
这些进展主要包括在设计和计算过程中引入了先进的分析方法，如用计算机拟实技术进行动态仿真和动力学分析及工艺设计过程里运用虚拟技术，对生产工艺进行仿真检验。
在弹性体加工方面，使用先进制造技术，将刚性制造转为柔性制造，加工中心、柔性制造系统和柔性制造单元得到普遍采用。
在生产过程中尽量采用半自动和自动控制、自动检验程序和计算机网络技术。
改进了工艺装备也是主要成就之一。
最终提高了应变式测力传感器的稳定性和可靠性。
转子在高速运转过程中，由于种种原因，诸如转子的偏心问题，会产生不容忽视的径向力，使转轴的径向误差加大。
在自动控制系统中，便需要得到径向力这个信号，然后对执行机构才能进行控制。
要得到理想的控制刚度，不仅需要控制系统的稳定可行，测试系统的重要性同样不可忽视。
所以，传感器性能的好坏和选取的是否恰当是个非常关键的问题。
在现有的径向力测量中，人们并不是直接去测径向力的值，而是将其转化为其它量，比如位移量。
然后使用位移传感器进行测量，控制径向位移量便使得径向力引起的问题得到解决。
在高速运转的系统中，如磁悬浮系统，人们便广泛采用这样一些位移传感器：电容式传感器、电涡流式传感器、电感式传感器。
并都取得了不错的测量控制效果。
但是，还不能忽视他们的缺点。
电容式传感器，其电容小，容易受到外界诸多因素的影响，在高速旋转的转子系统中其可靠性大大降低。
基于电阻应变片式传感器的电子秤设计 《传感器原理与检测技术》设计报告
苏州科技大学《传感器原理与检测技术》设计报告题目：基于电阻应变片式传感器的电子秤设计专业：电子信息工程组员：孙玮夏皓天盛建东俞雪枫指导教师：王俭2017年6月基于电阻应变片式传感器的电子秤设计电子秤是将传感器技术、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。
本文介绍了一种基于电阻式应变片的电子秤设计，该设计主要由硬件电路设计、软件仿真调试和实物测量分析三个部分组成。
硬件电路部分采用24位A/D 转换芯片HX711对电阻式应变片采集到的模拟量进行A/D 转换。
转换后的数据经过放大后发送到单片机进行处理，并由1602液晶显示屏显示。
软件仿真部分采用Proteus 对电路进行仿真和调试。
通过实物测量分析，得出该电子秤的称重范围为5~5000g ，重量小于200g 时，称重误差不大于1g 。
1 设计总体方案该电子秤设计主要由电阻式应变片、放大电路、A/D 转换电路、显示及控制电路组成，其框架图如图1所示。
此外，该电子秤还具有去皮和超重报警功能。
电阻式应变片放大电路A/D 转换电路放大电路图1 设计框架图2 电子秤的工作设计原理当被测物体放置到称重平台上时，电阻式应变片将随称重悬臂一起发生形变，传感器的力效应则转化成电效应，也就是物体的重量将转换为与被测物体重量成一定线性函数关系的模拟电信号，只是这个时候该信号还属微弱级别，因而需将其进行放大、滤波后，再经由A/D 转换电路，转换为数字信号，最后送入单片机进行数据处理。
具体地，单片机将对键盘和各种功能开关提供实时扫描，并根据键盘输入内容和各种功能开关的状态做出判断、分析，同时由软件程序来控制各种运算，最后将运算结果显示在液晶屏上。
3 软件仿真本设计软件仿真主要使用Proteus来实现。
仿真图如图2所示，由图中可以看出该系统主要由单臂直流电桥电路、单片机、A/D转换系统、显示系统和报警系统组成。
图2 仿真图如图3所示，在仿真中采用四个定值电阻和一个滑动变阻器来仿真单臂直流电桥电路，其两端输入的+5V和-5V。
基于电阻应变式传感器的电子秤设计
摘要电阻应变式传感器是根据应变原理，通过应变片和弹性元件将机械构件的应变或应力转换为电阻的微小变化再进行电量测量的装置。
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。
应变式传感器具有以下优点：（1）测量范围宽、精度高，如测量力可达10-1～106N、0.05% F.S，测量压力可达10～1011Pa、0.1% F.S，测量应变可达με～kμε级；（2）动态响应好，一般电阻应变片响应时间为10-7s，半导体式应变片响应时间达10-11s；（3）结构简单，使用方便，体积小，重量轻；品种多，价格低，耐恶劣环境，易于集成化和智能化。
电阻应变片传感器通过调节放大器的放大倍数，并采用A/D转换器，通过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。
这种电子秤具有精确度高，操作简单，性能稳定，价格低廉，成本低，制作简单等优点。
关键字：电子秤、电子应变片、A/D转换器，显示电路LED。
目录摘要 (I)目录 (II)前言 (1)第1 章绪论 (2)1.1 课题意义 (2)1.2课题方案 (2)第2章测量电路 (3)2.1 应变式传感器的工作原理 (3)2.2 电阻应变片的特性 (4)2.2.1 电阻应变片 (4)2.2.2 横向效应 (5)2.2.3 应变片的温度误差及补偿 (6)2.3电阻应变式传感器的测量电路 (8)2.3.1 直流电桥 (8)2.3.2 交流电桥 (11)第3章应变传感器的应用 (13)3.1 柱(筒)式力传感器 (13)3.2 膜片式压力传感器 (13)第4章差动放大电路 (15)4.1仪表仪器放大器的选择 (15)4.2 差动放大电路图： (16)4.3 A/D转换 (16)4.4 A/D转换器的选择 (17)4.5 电压表部分电路图应用 (17)第5章用电阻片构成的电子秤 (19)总结 (21)参考文献 (22)前言本文简述的是由电阻应变片式传感器组成的电子秤。
应变式电子称
天津工业大学传感器设计报告设计（论文）题目：应变式称重传感器设计学院名称：理学院专业：光信息科学与技术班级：光信083姓名：学号：指导教师：定稿日期：2011 年1 月5日传感器课程设计传感器课程设计________________________________________________ 2第一章绪言_________________________________________________ 3一、引言______________________________________________________________________ 3二、本设计在国内外的研究现状__________________________________________________ 3三、本设计的选题及意义___________________________________________________________ 4第二章电阻应变式称重传感器的设计_____________________________ 5一、基于电阻应变称重传感器的电子称系统设计 _______________________________________ 5二、等强度梁结构设计_____________________________________________________________ 5三、测量电桥设计_________________________________________________________________ 7四、半导体应变片参数选择_________________________________________________________ 7五、被测重力—电压转换公式的推导 _________________________________________________ 8第三章电阻应变式电子称电路设计_______________________________ 8一、供电电源设计_________________________________________________________________ 8二、称重传感器调零电路___________________________________________________________ 9三、放大电路____________________________________________________________________ 10四、V/F转换电路 ________________________________________________________________ 11五、单片机电路__________________________________________________________________ 14第四章心得与体会__________________________________________ 21第五章参考文献_____________________________________________ 21附录悬臂梁CAD图___________________________________________ 23第一章绪言一、引言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。
实验2、电阻应变称重传感器实验
实验二、电阻应变称重传感器实验一、实验目的1、观察和分析电阻的应变效应，掌握电阻应变片的工作原理和方法；2、熟悉DRVI可重组虚拟实验开发平台结构原理及使用；二、实验仪器和设备1、DRVI可重组虚拟实验开发平台1套2、数据采集仪（DRDAQ－USB）1套3、计算机1台4、称重台（DRCZ－A）1个三、电阻应变片工作原理简介本实验的电阻应变计采用的是惠斯通全桥电路，当物料加到载物台后，4个应变片会发生变形，产生电压输出，经采样后送到计算机由DRVI快速可重组虚拟仪器平台软件处理。
因为电桥在生产时有一些误差，不可能保证每一个电桥的电阻阻值和斜率保持一致。
所以，传感器在使用之前要经过非线性校正，使计算机在经过采样后得到的数字量，与真实质量之间必须是一种线性关系，图2.1 电阻应变片输入与输出对应关系示意图这种线性关系需要由标定来完成。
图2.2 应变电阻称重传感器实验（服务器端）设计原理图图2.1是电阻应变片的输入与输出对应关系的示意图，图中，y表示传感器的输出（电压），x表示传感器的输入（力），L0是原始数学对应关系。
K表示L0的斜率，它实际上对应于电阻应变片的灵敏度；b表示L0的截距，它实际上表示的是电阻应变片的零位（即传感器在没有施加外力的情况下的输出电压）。
左图表示的是随着截距b的改变，其数学对应关系的改变情况。
右图表示的是截距b不改变，随着斜率改变，传感器的数学关系的改变情况。
分别调整称重台的零位电位器和增益电位器实际就是改变截距b和灵敏度K。
在实验的过程中同学们可以调整这两个电位器来看看传感器的曲线变化。
调整后，需要作全量程的5～10点标定，记录下标定结果，并根据结果作图。
在实验中采用的电阻应变片是DRYB －5－A 型应变电阻应变片，它具有精度高、复现性好的特点。
需要特别强调的是：由于电阻应变片的过载能力有限（150%），所以，在实际使用过程中应尽量避免用力压传感器的头部或冲击传感器。
否则，极易导致传感器因过载而损坏！实验实验系统组成如图2.3所示图2.3 实验系统组成四、实验步骤及内容1、将称重台的传感器输出线与实验台上对应的接口相连。