【电子秤设计实验】电子秤实验报告
电子天平的实验报告

电子天平的实验报告一、引言电子天平是一种精确测量物体质量的仪器,利用电子传感器将负重转化为电信号,通过电子线路放大和数字显示来得到准确的质量数值。
在科学研究、工业生产等领域都有广泛应用。
本实验旨在通过对电子天平的使用和实验操作来了解其工作原理和使用方法。
二、实验步骤1. 准备工作在实验开始前,将电子天平放在平稳的水平台面上,并确保天平能够正常工作。
检查电子天平的电源是否连接正常,仪表显示屏是否正常显示。
在天平上放置为空载物体,检查显示数值是否为零。
2. 测试物体I的质量取出测试物体I,并将其置于电子天平的平台上。
等待一段时间,直到天平读数稳定。
记录下显示屏上的质量数值。
3. 测试物体II的质量取出测试物体II,并将其置于电子天平的平台上。
等待一段时间,直到天平读数稳定。
记录下显示屏上的质量数值。
4. 测试物体III的质量取出测试物体III,并将其置于电子天平的平台上。
等待一段时间,直到天平读数稳定。
记录下显示屏上的质量数值。
5. 数据处理将测试得到的质量数值进行整理和分析。
计算每个物体的质量,并比较它们之间的差异。
三、实验结果及分析通过实验操作,我们获得了测试物体I、物体II和物体III的质量数值。
根据这些数值,我们可以计算出它们的质量。
在本实验中,我们选取了不同质量范围的物体进行测试,以期获得更准确的结果。
通过对数据的处理和分析,我们发现物体的质量数值与其重量成正比关系。
也就是说,质量越大的物体,其读数也会越大。
此外,我们还注意到在实验过程中,有时天平读数可能会出现微小的波动。
这可能是由于外界因素的干扰,如空气流动、温度变化等引起的。
为了减小这种波动的影响,我们应该等待一段时间,直到读数较为稳定后再进行记录。
四、误差分析在实验中,我们还需要考虑到误差的存在。
误差可能来自于多个方面,如仪器的精度、操作过程中的不确定因素等。
首先,电子天平的精度限制了我们对物体质量的准确测量。
每个天平都有其自身的精度范围,超出这个范围的测量结果可能会引入一定的误差。
电子天平称量实验报告

电子天平称量实验报告目录1. 电子天平称量实验简介1.1 实验背景1.2 实验目的1.3 实验原理2. 实验步骤2.1 准备工作2.2 操作步骤3. 实验结果分析3.1 数据记录3.2 数据处理4. 实验结论4.1 结论总结4.2 实验评价1. 电子天平称量实验简介1.1 实验背景电子天平是一种精密的称量仪器,广泛应用于化学实验室等领域。
在化学实验中,准确称量物质是非常重要的,因此使用电子天平进行称量可以提高称量的精准度和效率。
1.2 实验目的通过进行电子天平称量实验,掌握使用电子天平的操作方法,了解电子天平的工作原理,提高称量实验的准确性。
1.3 实验原理电子天平是通过电子传感器和数字显示屏来实现对物质质量的准确称量。
其工作原理是利用物体质量对传感器产生的微小变化进行检测,并通过数字显示屏显示出质量值。
2. 实验步骤2.1 准备工作- 确保电子天平放置在水平稳定的台面上- 打开电子天平的电源,并等待其自检完成- 校准电子天平,保证称量的准确性2.2 操作步骤1. 将待称量物品放置在电子天平的称量盘上2. 记录下称量盘显示的质量数值3. 将称量好的物品取下,清洁称量盘,准备下一次称量4. 关闭电子天平的电源,清理和整理实验场地3. 实验结果分析3.1 数据记录通过电子天平进行称量实验,记录下每次称量的质量数值,并进行比对分析,确保数据准确无误。
3.2 数据处理对称量得到的数据进行统计和分析,计算物品的质量平均值,确定称量的准确性和可靠性。
4. 实验结论4.1 结论总结通过电子天平称量实验,掌握了电子天平的操作方法和工作原理,提高了称量实验的准确性和效率。
4.2 实验评价电子天平作为一种精密的称量仪器,在化学实验中具有重要的应用价值,能够帮助实验人员进行准确称量,并提高实验的可靠性。
模拟电子秤仿真实验报告

阿坝师范高等专科学校电子信息工程系课程设计模拟电子秤仿真设计学生姓名樊益明专业名称计算机控制技术班级计控班学号20113079阿坝师范高等专科学校电子信息工程系二○一三年四月模拟电子秤设计报告一、设计原理及要求设计原理:电子秤系统设计框图大致如图1所示:图1 系统整体设计框图设计要求:1、要求单价由键盘输入;2、重量的精度能够达到十分之一千克;四个定值电阻加一个电位器,模拟应变式传感器,采集微小的电压信号利用差分放大电路,对采集到的微小电压放大到0~~5VADC0832:8位2进制模数转换器;将放大的电压信号转化为数值信号,方便单片机的处理51单片机:处理和控制单元,整个模拟仿真的灵魂原件。
1、将ADC0832转化来的数据处理后存放在重量(Wight )并用LCD 显示;2、将键盘输入的数据赋给单价(Price );3、将总价(Total_price )计算出来,并显示MM74C922:键盘解码器,方便了对4x4键盘的扫描。
键盘的作用主要在单价的输入上。
3、按键有提示音;4、有去皮的功能;二、主要硬件及仿真软件硬件:(一)、ADC0832ADC0832 是一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。
由于它体积小,兼容性,性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎。
图2.1为ADC0832在Proteus中的逻辑符号图2.1 ADC0832逻辑符号芯片接口说明:CS片选使能,低电平芯片使能;CH0 模拟输入通道0,或作为IN+/-使用。
CH1 模拟输入通道1,或作为IN+/-使用。
GND 芯片参考0 电位(地)。
DI 数据信号输入,选择通道控制。
DO 数据信号输出,转换数据输出。
CLK 芯片时钟输入。
Vcc/REF 电源输入及参考电压输入(复用)。
单片机对 ADC0832 的控制原理:正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线,分别是 CS、CLK、DO、DI但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的,所以电路设计时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。
数字电子秤实训报告

数字电子秤实训报告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日扩展阅读:数字电子秤实验报告温州大学瓯江学院WENZHOUUNIVERSITYOUJIANGCOLLEGE复杂电子系统设计课程实践报告书数字电子秤班级:姓名:姓名:姓名:指导老师:温州大学瓯江学院信息与电子工程分院202*年6月目录摘要................................................................ .................................................................. ................3一、设计方案论证................................................................ ...........................................................4二、理论分析及调试................................................................ . (6)2.1、压力传感器:.............................................................. ....................................................62.2、放大电路部分:.............................................................. (8)2.2.1运放电路................................................................ ..................................................82.2.2计算公式................................................................ ..................................................82.2.3运放差分放大电路特点................................................................ .........................82.2.4放大电路的元件清单................................................................ ..............................92.2.5OP07管脚图:.............................................................. ..........................................92.2.6传感器的输出信号放大后的数据及放大倍数表................................................102.2.7调试过程中的心得:.............................................................. ..............................102.2.8参考资料:.............................................................. ..............................................102.3、AD转换部分................................................................ .. (11)2.3.1主要特性................................................................ ...............................................112.3.2内部结构................................................................ ................................................122.3.3外部特性(引脚功能).............................................................. .........................122.3.4AD单独测试电路图................................................................ ..............................122.3.4AD单独测试调试程序:.............................................................. ........................132.3、液晶显示部分................................................................ ................................................142.4蜂鸣器部分................................................................ .......................................................15三、测试方法、测试数据................................................................ (16)3.1、重量与电压的对应关系................................................................ ................................163.2、数据拟合示意图................................................................ ............................................163.3、拟合数据方程................................................................ ................................................17四、程序及分析................................................................ . (17)五、结果与分析................................................................ .............................................................27参考文献:.............................................................. .................................................................. .. (27)附件:总电路图................................................................ .....................................................摘要在生活中经常都需要测量物体的重量,于是就用到秤,但是随着社会的进步、科学的发展,我们对其要求操作方便、易于识别。
电子秤学习报告

电子秤学习报告篇一:电子秤实验报告电子秤实验报告摘要:电子秤在人们的日常生活中广为使用,带来了方便。
本文介绍一种电子秤的设计,包括全桥电路,放大电路的选择和软件的数据采集和标定过程,其中包括电子秤界面的设计。
软件编程部分采用的是visual basic ,来实现接收测量(标定)和显示功能。
通过多次数据测量取平均值的方法最终达到提高精度的目的。
关键字:电子秤传感器放大电路visual basic 任务分析:在硬件部分设计实现连接电路信号放大电路,要求根据选择的传感器输出范围,将信号放大到数据采集量程范围(0-5v),滤波后输入数据采集卡,输出信号要准确稳定。
软件部分设计数据采集程序,并调试通过,最终经过标定后可以准确的实时显示被测物的质量。
设备要求:金属箔式应变片——全桥测量电路,zk-6测控电路板中u16三运放高共模抑制比放大电路,智能直流电压表(精度在mv),5v 直流电压源,计算机,,pci数据采集卡(vbtest6011),导线若干。
硬件设计:本实验是由金属箔式应变片——全桥测量电路和三运放高工共模抑制比放大电路共同构成硬件部分。
金属箔式应变片是一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
应变片全桥测量电路中,将应力方向相同的两应变片接入电桥对边,相反的应变片接入电桥邻边。
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uo≈e=kεe。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性得到改善。
三运放高共模抑制比放大电路又称测量放大器、仪表放大器等。
它的输入阻抗高,易于与各种信号源相匹配。
它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小,并且漂移小,稳定性好。
电子秤综合设计实验总结报告

电子秤综合设计实验总结报告本次电子秤综合设计实验是本人在大学所学的电子课程中重点实验,其主要内容涵盖了电路设计、电子元器件的应用、程序编写、现场实验等方面。
因此,本人在这次实验中深刻地领悟到了实践对于知识学习的巨大影响,同时也积累了宝贵的经验和知识,下面就是本人对本次实验的总结报告。
一、实验目的1、通过对秤的基本原理的分析,掌握电子秤的实现原理;2、通过对电子秤系统设计过程中各个关键组成部分的计算、选择和设计,提高自己解决实际问题的能力;3、熟悉电子元器件的使用方法,掌握CAD、PROTEUS等软件工具的使用方法,提高自己的实践能力;4、了解MCU应用的实践,并掌握MCU编程的应用。
二、实验内容1、电路设计本次实验的电路设计主要分为三个部分:采样电路、模数转换电路和LCD显示模块。
采样电路是用来采集称量物体的电压信号的电路。
电路中采用的是通用运放和电位器来调整参考电平,通过变压器进行防干扰处理,最后输出被称量物品的电压信号。
模数转换电路是用来将电压信号转换成数字信号的电路。
电路中采用的是ADC0804模拟数字转换芯片。
ADC0804是一种8位模数转换器,提供一个串行数据输出(SCLK)和一组并行数据输出。
在实际的电路设计中,需要为其提供时钟信号、底电平、参考电压等输入。
通过将采样电路输出的电压信号输入到ADC0804中,就可以获得相应的数字信号。
LCD显示模块是用来将数字信号转换成对应的重量值并用LCD屏幕进行显示的模块。
其中,在实现该模块时,需要利用MCU进行计算。
MCU根据采集到的数字信号进行计算,将结果转换为重量值。
最后,通过LCD液晶屏幕进行显示。
2、程序编写MCU主控制器选用AT89S52。
AT89S52是8位单片机,具有14个I/O端口,有可编程中断控制器、标准2线UART串行口、3个定时器/计数器、8KB的Flash程序存储器等等。
程序编写的主要内容包括:采集到的数字信号进行计算、将结果转换为重量值、数据显示等等。
电子天平称量实验报告
电子天平称量实验报告
《电子天平称量实验报告》
实验目的:通过使用电子天平进行称量,掌握电子天平的使用方法和操作技巧,提高实验中的称量准确度。
实验仪器:电子天平、称量瓶、称量纸、样品、塞尺。
实验原理:
电子天平是一种使用电子传感器测量物体质量的仪器。
它利用弹道传感器,将质量转化为电信号,通过电子数字显示来显示质量值。
电子天平具有高精度、高准确度、高重复性和易使用的特点。
实验步骤:
1. 将电子天平放置在水平稳固的工作台上。
2. 打开电子天平的电源开关,待显示屏上的数值稳定后,按下“Tare”键,将天平置零。
3. 取一个称量纸,将其放在天平的托盘上,并将托盘重量归零。
4. 使用塞尺测量称量纸的重量,并记录下来。
5. 将要称量的样品小心地放在称量纸上,确保重心平衡。
6. 等待数值稳定后,记录下天平显示的质量值。
7. 换测其他样品时,将称量纸取下,并按上述步骤重复操作。
实验注意事项:
1. 实验人员在操作电子天平时要保持手部清洁,避免因手的油脂和杂质对称量结果产生影响。
2. 天平的托盘在称量时要完全水平放置,以确保称量结果的准确性。
3. 称量纸要软硬适中,切勿选用过厚或过软的材质。
4. 在称量过程中,尽量避免与电子天平敏感部位接触或碰撞。
实验结果:
通过使用电子天平对多个样品进行称量,记录下每次称量的质量值,并计算出平均质量值。
结论:
电子天平是一种方便、准确的称量仪器,通过合理的操作方法,可以获得较为准确的称量结果。
实验人员在使用电子天平时应注意保持操作规范,以提高称量质量的准确度和重复性。
电子天平的实验报告
电子天平的实验报告电子天平的实验报告引言:电子天平是一种高精度的测量仪器,广泛应用于实验室和工业生产中。
本实验旨在通过使用电子天平进行物体质量的测量,了解其原理和使用方法,并探究其测量精度和误差来源。
一、实验目的本实验的主要目的是:1. 了解电子天平的原理和结构;2. 学习使用电子天平进行物体质量的测量;3. 掌握电子天平的使用技巧;4. 研究电子天平的测量精度和误差来源。
二、实验仪器和材料1. 电子天平:型号XYZ-100;2. 校准物体:100g、200g、500g砝码;3. 待测物体:不同质量的小铁块。
三、实验步骤1. 打开电子天平电源,待其稳定后进行校准;2. 将100g砝码放在电子天平的平台上,记录显示的质量值;3. 重复步骤2,使用200g和500g砝码进行校准;4. 将待测物体放在电子天平的平台上,记录显示的质量值;5. 重复步骤4,使用不同质量的小铁块进行测量。
四、实验结果与分析通过实验,我们得到了一系列的质量测量结果。
在进行测量时,我们发现电子天平的显示值会有一定的波动,这是由于天平的精度限制和外界环境因素的影响所致。
为了提高测量精度,我们需要进行多次测量并取平均值。
在校准过程中,我们使用了100g、200g和500g砝码进行校准。
校准的目的是确保电子天平的测量结果准确可靠。
如果校准不准确,将会导致测量结果的偏差。
通过校准,我们可以检查电子天平是否正常工作,并进行相应的调整。
在测量待测物体的质量时,我们发现不同质量的小铁块的测量结果存在一定的误差。
这些误差主要来自于以下几个方面:1. 天平的精度限制:电子天平的精度是有限的,无法完全避免测量误差。
因此,在进行高精度测量时,需要选择更加精确的测量仪器。
2. 外界环境因素:温度、湿度等外界环境因素会对电子天平的测量结果产生影响。
为了减小这些影响,我们应该在恒定的环境条件下进行测量,并尽量避免温度和湿度的变化。
3. 操作技巧:使用电子天平时,操作者的技巧和经验也会对测量结果产生影响。
实验1电子秤设计
实验1 电子秤设计1. 设计目的1.1掌握金属箔应变片的工作原理及应用;了解应变测量仪的工作原理及其应用。
1.2通过设计、安装、调试等实践环节,提高学生的动手能力,分析问题和解决问题的能力。
2. 实验任务2.1设计制作一个电子秤,量程为0 ~0.5 Kg,传感器采用悬臂梁式的称重传感器(悬臂梁需自行粘贴应变片)。
2.2 安装、调试电子秤系统。
首先应进行调零、标定,然后再对系统进行稳定性、漂移、重复性、线性等参数的测试和分析。
3. 实验原理当用粘帖剂将应变测量转换元件——应变片牢固粘帖在试件表面,被测试件受到外力作用长度发生变化,粘帖在试件上的应变片其电量值也随着发生△R的变化,这样就把机械量——变形转换成电量(电阻值的变化)。
这个变化量经过放大,通过A/D转换,最终变成数字读数。
图1 应变测量仪组成框图4. 实验基本器材4.1 应变片(型号:3×5 电阻值:120 ± 0.2Ω基底:纸基)4.2 数字万用表4.3 YJ–31型静态电阻应变仪4.4 悬臂梁4.5 100g砝码5. 实验要求5.1 设计方案以小组形式提出,每小组人数不应多于4人。
5.2 方案应包括系统框图、检测电路原理图、系统安装示意图,实验流程详细说明,必要的实验数据记录表格,方案应充分论证,列出选择该方案的理由。
5.3 实验最多可分为两次完成。
在设计方案时应自行合理地设定工作节点,每次实验至少完成1个工作节点。
实验前每组应有一份设计方案以备检查,检查通过方可进行实验。
5.4 小组成员实验数据可以共享,但总结报告必须独立完成。
总结报告应包括设计方案、实验数据、数据分析(如线性度、灵敏度、回差等)、实验总结。
6. 实验附件6.1 贴片工艺说明书6.1.1试件受力分析6.1.2 试件表面处理:试件表面的待测点应先用刮刀弄平整,仔细地除去漆、电镀层、锈斑、氧化皮、污垢等覆盖层。
然后用0#或1#砂布与应变片粘贴方向成45︒交叉打磨,打出一些条纹,这样可以加强胶的附着。
【报告】电子秤学习报告
【关键字】报告电子秤学习报告篇一:电子秤学习报告称重传感器学习报告电子秤的组成一.称重传感器:1.称重传感器常用的技术参数额定负荷(Fn):设计规定的称重传感器在其技术指标范围内能够测量的最大负荷。
单位:kg , t 。
额定输出(Q n):称重传感器在没有负荷时和施加额定负荷时的输出信号之代数差。
灵敏度(S):称重传感器的输出信号与所加的激励电压之比。
单位:mv/v 。
非线性(L):称重传感器的进程校准曲线和理论直线之间的最大偏差与额定输出的百分比。
滞后(H):称重传感器的回程校准曲线和进程校准曲线之间的最大差与额定输出的百分比。
重复性(R):在相同的实验条件下,称重传感器三次进程校准曲线之间的大差与额定输出的百分比。
蠕变(Cp):在实验条件不变的情况下,称重传感器的额定输出随时间的最大变化量与额定输出的百分比。
零点平衡输出:称重传感器在规定激励电压作用下,无负荷时的输出与额定输出的百分比。
输入电阻:称重传感器信号输出端开路且未受负荷作用时,从激励电源的输入端测得的阻抗值。
输出电阻:称重传感器激励电源输入端开路且未受负荷作用时,从信号输出端测得的阻抗值。
2.作用:将加到秤台上的重量通过弹性体的变形引起电阻应变计的阻值变转变为成比例的电信号输出。
3.分类:按受力方式分:压式、拉式、梁式和多用式。
按数据输出类型分:模拟传感器(输出为模拟量信号,如电压、电流等)和数字传感器(输出为直接的数字信号,如公斤、吨等)。
按使用温度分:常温传感器(适用于日常工作环境的通用传感器)、高温传感器(是一种专用传感器,适用于冶金、核电等高温环境中)和低温传感器(是一种专用传感器,适用于低于-30℃的低温环境,如冷冻实验)。
按结构分:柱式、桥式、轮辐式、悬臂梁式等。
按工作方式分:电阻式:价格适中、精度高、使用广泛; 电容式:体积小、精度低; 磁浮式:特高精度、造价高;油压式:现市场上已淘汰。
4.传感器的特性:1.额定载荷;2.输出灵敏度;3.非线性;4.滞后;5.重复性;6.蠕变;7.零点输出影响;8.额定输出温度影响;9.零点输入; 10.输入阻抗; 11.输出阻抗;12. 绝缘阻抗; 13.容许激励电压;(5-18V)5.传感器的特点:(1).数字式传感器向仪表输入的是数字信号,如数量、重量等;模拟式传感器向仪表输入的是模拟量信号,如电压、电流等。
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【电子秤设计实验】电子秤实验报告【--个人简历制作】便携式电子秤的设计实现班级:学号:姓名:摘要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。
本次实验目的在于:通过对便携式电子秤的设计与制作,了解电阻应变片的工作原理,掌握其使用方法;掌握数码显示电路的设计使用方法;掌握模数转换器、仪用放大器的使用方法;掌握电子电路系统设计的基本方法,培养提高综合利用多学科相关知识进行初步工程设计与实际装调系统电路的能力。
本次便携式电子秤设计采用箔式电阻应变片E350~ZAA作为传感器,将力信号转换为电压信号,差动电路采用INA114来放大微小电压信号,转换电路采用双积分A/D转换器ICL进行A/D转换,显示电路采用LED数码管。
最终实现了将被称重物体的质量显示在数码管上的功能,称重范围为2kg 以内,单位为g。
经过最终测量,所设计制作完成的电子秤称重最大绝对误差为5g,关键词:便携式;电子秤;应变片; 7107一、设计选题及设计任务要求设计选题:便携式电子秤的设计实现任务与要求:设计一个LED数码显示的便携式电子秤,要求如下1.采用电阻应变式传感器2.称重范围为0 ~ 2kg3.测量精度:不低于20克二、方案设计与论证设计方案:方案一:基于单片机的便携式电子秤1)原理框图图1-1 基于单片机的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理及单片机程序流图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。
单片机选用STC89C52型单片机,P0口定义为输出口,其中P0.0~P0.6输出要显示数据的段码。
P1口中的P1.0~P1.3也定义为输出,显示输出数据的位码。
显示器用动态扫描。
3)该设计方案优缺点a.优点:该系统采用了单片机作为显示模块的驱动电路,具有较好的系统扩展性,在显示压力的同时,还可以通过单片机的其他管脚输出信号以达到的功能的扩展。
例如,在平时日常使用外,也可以作为工程应用中显示及反馈模块,通过对压力测量进行阈值的设定,来判定是否对系统的输入进行修正。
b.缺点:系统的组成模块相对较多,在进行系统调试时可能会出现较多问题,也提高了系统的成本。
并且单片机的编程时将会需要大量的时间,对系统的标定比较困难。
不适合仅仅应用为日常生活。
方案二:基于普通A/D转换器及编码器的便携式电子秤1)原理框图图1-2基于普通A/D转换器及编码器的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理动放大器放大后。
输入给模数转换器,转化为数字信号,由该数字信号控制编码器的编码,从而控制数码管显示。
3)设计的优缺点该a. 优点:每个模块的功能单一,且没有复杂的编程问题。
在整个系统进行调试时,可以比较方便的对每个模块进行测试,能够迅速找到出现问题的模块。
比较容易制作。
b. 缺点:使用的芯片较多,信号的噪声较大,且数码管与编码器的电路比较繁杂,在实际焊接中容易出现问题。
方案三:基于普通ICL7107的便携式电子秤1)原理框图图1-3 基于普通ICL7107的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理动放大器放大后。
输入给模数转换器,从而控制数码管显示。
3)该设计的优缺点a. 优点:每个模块的功能单一,且没有复杂的编程问题。
ICL7107可直接驱动数码管,在整个系统进行调试时,可以比较方便的对每个模块进行测试,能够迅速找到出现问题的模块。
比较容易制作。
b. 缺点:功能单一,仅能作为日常生活使用。
不可有其他的功能扩展。
方案论证:方案介绍中时已经对每个方案的优劣进行了阐述。
通过下表对每种方案的突出特点进行比较。
综述:鉴于本实验仅要求实现一个普通功能的电子秤,没对其有更高的要求,所以方案一并不是十分合适,它的制作流程过于复杂,难以调试,且成本较高。
所以这里并不采用方案一。
对于方案二,它的电路连接与方案三相比较为复杂。
且功能模块也较多,没有方案三易于调试。
成本也相对较高。
这里也不采用。
综上所述,本次实验选择实验三为最终的设计方案。
三、单元电路设计与分析1. 测量电路:电阻应变式传感器可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:图2-1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2-1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RP1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RP1使数码显示屏显示零。
这里若考虑系统高稳定性,可选用E350-ZAA 的2kg称重传感器。
E350-ZAA表示图形如下:图2-2 E350-ZAA实物图型由图可知上下各贴一个电阻应变片,组成半桥测量电路,记两个电阻应变片分别是、设计时要求:R5=R6;△R1=△R4=△R;2. 差动放大电路:原理:由于应变片收到力作用阻值变化很小,输出电压也很微弱,只有几mV,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。
因此本次设计中,要求用一个放大电路,即差动放大电路,主要的元件为差动放大器。
图2-3 差动放大电路结构图放大倍数的推导过程: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,在这里使用一种用途非常广泛的放大器,业自动控制、仪器仪表、电气测量等数字采集的系统就是典型的差动放大器INA126P。
它只需高精度和几只电阻器,即可构成性能优越的仪表用放大器。
广泛应用于工中。
原理框图及封装图如下:图2-4 INA126P原理图根据差动放大器原理可计算出:图2-5 INA126P封装图3. A/D转换及显示电路: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:① ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器,属于CMOS大规模集成电路,它的最大显示值为士1999,最小分辨率为100uV,转换精度为0.05士1 个字。
②能直接驱动共阳极LED数码管,不需要另加驱动器件,使整机线路简化,采用士5V两组电源供电,并将第21脚的GND接第30脚的IN 。
③在芯片内部从V+与之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源,通过电阻分压器可获得所需的基准电压VREF 。
④能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。
⑤输入阻抗高,对输入信号无衰减作用。
⑥整机组装方便,无需外加有源器件,配上电阻、电容和LED共阳极数码管,就能构成一只直流数字电压表头。
⑦噪音低,温漂小,具有良好的可靠性,寿命长。
⑧芯片本身功耗小于15mw(不包括LED)。
⑨不设有一专门的小数点驱动信号。
使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+.⑩可以方便的进行功能检查。
(2) ICL7107引脚功能V+和V-分别为电源的正极和负极,A1-G1,A2-G2,A3-G3:分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号,依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。
AB4:千位笔画驱动信号。
接千位LEO显示器的相应的笔画电极。
POL:液晶显示器背面公共电极的驱动端,简称背电极。
Oscl-OSc3 :时钟振荡器的引出端,外接阻容或石英晶体组成的振荡器。
:模拟信号公共端,简称“模拟地”,使用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。
TEST :测试端,该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地,故也称“逻辑地”或“数字地”。
当其接高电平时数码管全亮。
VREF+ VREF- :基准电压正负端。
CREF:外接基准电容端。
INT:27是一个积分电容器,必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件IN+和IN- :模拟量输入端,分别接输入信号的正端和负端。
AZ:积分器和比较器的反向输入端,接自动调零电容CAz 。
BUF:缓冲放大器输出端,接积分电阻Rint。
(3) ICL7107的工作原理双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。
它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分,将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔,然后利用脉冲时间间隔,进而得出相应的数字性输出。
ICL7107包括积分器、比较器、计数器,控制逻辑和时钟信号源。
积分器是A/D转换器的心脏,在一个测量周期内,积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分。
比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较,比较的结果作为数字电路的控制信一号。
时钟信号源的标准周期Tc 作为测量时间间隔的标准时间。
它是由内部的两个反向器以及外部的RC组成的。
其振荡周期。
(4). 显示电路显示部分可以将处理得出的信号在显示器上显示,让人们直观的看到被测体的质量。
本实验采用LED数码管,LED数码管具有功耗低的特点。
本设计中LED显示电路采用4个1位的共阳数码管。
其原理图如下:图2-6 共阳数码管原理图要点:(1).辨认引脚:芯片的第一脚,是正放芯片,面对型号字符,然后,在芯片的左下方为第一脚。
(2).关键点的电压:芯片第一脚是供电,正确电压是 DC-5V 。
第 36 脚是基准电压,正确数值是 100mV,第 26 引脚是负电源引脚,正确电压数值是负的。