微型电子秤用传感器的研制
传感器在电子秤中的设计和应用 李焱琢
传感器在电子秤中的设计和应用李焱琢发表时间：2020-06-03T11:03:38.427Z 来源：《中国电业》2020年第4期作者：李焱琢[导读] 随着社会的进步、科技的发达，传统的称量工具已经不能满足人们日益增长的高品质生活的需求摘要：随着社会的进步、科技的发达，传统的称量工具已经不能满足人们日益增长的高品质生活的需求。
方便、快捷、准确、显示直观的电子秤、电子天平等的电子产品逐渐受到大众的喜爱。
鉴于此，本文对传感器在电子秤中的设计和应用进行分析，以供参考。
关键词：传感器；电子秤；设计；应用引言在产品的设计和器件选用的过程中，要充分考虑各种因素可能造成的多方面影响。
明确产品设计的要求，在原有基础上吸取经验，不断创新，不断加强对前沿及先进技术的学习和有效应用。
1传感器对电子秤的重要性电子秤系统分为五个部分，分别是测量、控制、键盘、数据显示和电路电源。
测量部分就是利用压力传感器和放大电路进行数据采集。
控制部分是利用单片机来进行数据处理。
传感器在设计中的作用，就是将物体的重量转化为能被识别和传递的电信号。
传感器对电子秤而言，就像是人类的感觉器官，感受其所承受的物体之重。
2称重传感器的误差仪器可以单独收集每个数字传感器的信号，通过线性方程运算单独校准每个传感器，从而一次性完成四角误差修正。
使用模拟传感器的计量器最大的问题是4角误差修正，为了满足要求，经常多次反复调整，每次调整都要转移费时费力的沉重重量。
数字传感器使用485接口将数字信号传输到很远的距离，从而免受干扰。
克服了模拟信号远距离传输和易受干扰的问题。
修正每个错误，使输出的传感器数据更准确。
电表被比作电子秤和称重仪的神经系统，其性能很大程度上决定了电子秤的准确性和稳定性。
设计电子秤时，如何选择传感器经常出现问题。
3电阻应变片式传感器电阻应变片式的传感器是一种利用金属片受到外力作用发生形变，从而改变其电阻值大小的传感器。
金属的电阻有一个应变效应，就是随着它所受到的外力而发生拉伸或压缩式的机械形变，其电阻值也就有规律地随着改变了[3]。
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。
基于霍尔式传感器的电子秤
二、电子称创新的思路
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的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。
通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性，伴随着高科技的发展，电子秤的功能将会日趋完善。因此，一种能够在未来更方便、更准确的普及型电子秤的发展受到人们的重视，设计一种重量轻、计量准确、读数直观的民用电子秤迫在眉睫。
基于霍尔式传感器的电子秤
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称重传感器的制作方法
称重传感器的制作方法称重传感器的制作方法为了克服现有技术中对称重传感器非线性补偿中引入温度系数误差所导致的称重精度降低的问题，提供了一种称重传感器，通过在非线性补偿中引入温度补偿来提高称重精度和计量性能。
称重传感器，包括惠斯登电桥(wheatstone bridge)其特点是，惠斯登电桥的激励端串接有若干个补偿模块，补偿模块包括应变计和并联连接至应变计的温度补偿模块组，温度补偿模块组包括串接或并接的若干温度补偿模块，温度补偿模块，包括串接或并接的热敏电阻，或者，包括若干个热敏电阻和若干个固定电阻，热敏电阻和固定电阻串接或并接。
通过热敏电阻，或热敏电阻和固定电阻调整温度补偿，从而使得称重传感器温度变化时，用于非线性补偿用的应变计的电阻变化率与温度补偿模块的电阻变化率达到平衡。
从而达到补偿称重传感器的非线性误差补偿中温度误差的目的。
应变计并联温度补偿模块组，来实现应变计的电阻变化率与温度补偿模块的电阻变化率的平衡设置，并且通过多个温度补偿模块之间的串联及并联实现了对温度补偿模块的电阻的精确设置和控制。
温度补偿模块还将热敏电阻和固定电阻串接或并接，来进一步实现对温度补偿模块的电阻的精确设置和控制。
其中本实用新型中热敏电阻和固定电阻串接或并接，可以指通过所有的热敏电阻和固定电阻并接或串接，以及任意数量的热敏电阻和任意数量固定电阻并接构成的多个电阻组之间串接，或者分别并接所有热敏电阻和所有固定电阻构成的两个电阻组的串接，又或者分别串接的所有热敏电阻和所有固定电阻构成的两个电阻组并接的方式，来实现不同的温度补偿模块的电阻的精确设置和控制的形式和方式。
固定电阻是阻值固定且不受温度影响或受温度影响很小的电阻。
本实用新型的热敏电阻是阻值会随着温度的变化而发生变化的电阻。
应变计为半导体应变计。
称重传感器还包括弹性元件，应变计设置于弹性元件的表面。
用于将弹性元件的形变转化为阻值对非线性误差进行补偿。
热敏电阻设置于弹性元件的表面。
用称重传感器制作的数显电子秤
用称重传感器制作的数显电子秤数字电子秤是一种常见的精密仪器，它称重精确，读数方便，很受人们的欢迎，但是价格却往往让人望而却步。
毕竟和普通的秤相比，其价格要高过许多。
一次买回一个便宜的称重传感器，经过一段时间的琢磨，结合网上的资料，制作了一个使用普通的数字万用表就可以直接读取重量的电子秤，称重精度为lg，最大量程3kg。
还可以通过上面的精密多圈电位器，自己设定电子秤斜率，满足你直观的读数需要。
称重传感器本身是一个精密电阻，当重物加在上面的时候电阻就会有微小的变化，这时加在这个电阻上的电压也会有变化，不过，由于变化比较小，所以必须放大才能够测量，在该传感器自带的配套电路板中，使用了CMOS四运放LMC660AIM。
它具有高阻抗的输入缓冲级和极低的偏置电流，同时又具有126dB的电压增益，单电源供电，很适合做称重传感器的放大电路。
LMC660AIM有四个运放单元，这里只使用了一个ICla，其它三个为了防止干扰将其作为电压跟随的方式。
实际接线非常简单，只需要对配套电路板上的LMC660AIM的IC la进行电压测量就可以了，其电路图如下图。
LMC660AIM的①、②脚分别和电位器相连，再接万用表测量就可以了，电位器的作用是调整电子秤斜率的。
电路焊好以后，然后按下图的样式安装就可以了。
首先需要用合适螺丝将传感器固定在一稳定的平台上，以我的图片为例，是固定在一个磁带盒子上的，然后再在传感器的另外一头，固定一个光盘就可以做为托盘了。
然后再把万用表针插在接头里，接上电源（12V，正负无所谓，电路中还有个整流部分）．微调电位器，当电压指示在11 5.OmV的时候，则此时的斜率就是正常的O.1mV/1g（这个数据是测量得来的）。
然后需要用标准物品进行校准，最简单的方法是使用一元硬币，每个6g，你可以准备5个左右的硬币，依次加进去，检查是不是每次增加6g。
在检测完成以后，再进行大重量的实验，加上一个500g左右的重物，然后再依次加入这6个硬币，这时候应该仍然是每次增加6g。
传感器综合实验电子称的设计与制作
项目一：电子称的设计与制作7, 了鮮條厭器的作用鸟工程宗用特况筑了解传嶽器的今类M了辭应安片的原鰹鸟用進“，譽佥浪麦側量电睹的说针场制作5警按电桥側量电睹的制作要赢1.1传感器基础知识 1. L1概述1•定义传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的机械电子装置。
如下图所示:2.传感器的组成传感器由敏感器件与辅助器件组成。
敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。
辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹图的温度电阻。
3.传感器的分类1）按被测物理量分类常见的被测物理量机械量 :长度，厚度，位移,速度,加速度,声磁温光旋转角，转数，质量，重量■力，压力，真空度,力矩,风速,流速, 流量；声压，噪声.磁通,磁场.1_T J温度，热量，比热.亮度9色彩2）按工作原理分类：机械式，电气式，光学式，流体式等。
切削力测量应变片动圈式磁电传感器3）按信号变换特征：能量转换型和能量控制型.能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计，压电式加速度计. 能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化■例如:电阻应变片.4）按敏感元件与被测对象之间的能量关系:5OOC0 -1OOC0极板空腔R 声涙入5•传感器的命名由主题词加四级修饰语构成。
主题词传感器;第一级修饰语一被测量，包括修饰被测量的定语;第二级修饰语一转换原理，一般可后续以“式”字;第三级修饰语一特征描述，指必须强调的传感器结构、性能、材料特征、敏感元件及其它必要的性能特征，一般可后续以“型”字;第四级修饰语主要技术指标（量程、精确度、灵敏度等）1.1.2传感器的主要特性参数1 •灵敏度灵敏度是指传感器或检测系统在稳态下输出量 变化和引起此变化的输入量变化的比值。
它是输入与输出特性曲线的斜率, 如右图所示，可表示为： 2.分辨率分辨率是指检测仪表能够精确检测出被测量一一最小变化值的能力。
传感器在电子秤中的设计和应用
传感器在电子秤中的设计和应用摘要：在我们的生产生活中，电子秤的应用范围相当广泛。
一个物体被称量，其重量通过压力传感器的转换和处理，变为电压信号。
将这种微弱的电压信号利用信号放大电路放大，再由A/D转换器转换为相应的数字信号送入主控电路，最后呈现在显示屏上，显示被称量物体的重量。
在电子秤的设计中，传感器起到了至关重要的作用。
关键词：传感器；电子秤；设计；应用引言在我国各项经济获得平稳增长的今天，家庭和个人对各种便携式小型秤的需求越来越大。
早期电子秤一般是通过模拟电路来实现的，随着电子技术的发展和数字芯片价格的逐渐降低，模拟控制已经慢慢被数字控制替代，而电子秤设计的模式也大多转变为以处理器为核心的模式，其精度与可靠性也都有明显的提高。
1传感器对电子秤的重要性电子秤系统分为五个部分，分别是测量、控制、键盘、数据显示和电路电源。
测量部分就是利用压力传感器和放大电路进行数据采集。
控制部分是利用单片机来进行数据处理。
传感器在设计中的作用，就是将物体的重量转化为能被识别和传递的电信号。
传感器对电子秤而言，就像是人类的感觉器官，感受其所承受的物体之重。
2利用传感器测量并采集数据2.1电阻应变式传感器的测量电路应变片是用粘结剂粘贴到被测件上的，这就要求粘结剂形成的胶层必须准确迅速地将被测件的应变传递到敏感栅上。
选择粘结剂时必须考虑应变片和被测件的材料性能，要求粘接力强，粘接后机械性能可靠，电绝缘性良好等。
常用的粘结剂类型有硝化纤维素型，氰基丙烯酸型，聚酯树脂型等。
综合考虑经济性和目标的硬性要求，我们采用了聚酯树脂型。
金属丝的原始长度L，半径r，受力F作用后长度为L+ΔL，半径为r-Δr，根据金属丝的电阻计算公式：R=ρL/S，由R的全微分得到R的相对变化，表达式：式中：ΔL/L为长度的相对变化，即应变ε；ΔS/S是截面积的相对变化；Δρ/ρ是电阻率的相对变化。
对于金属丝的变形，有：式中：μ为泊松比，它反映了金属丝变形后长度的相对变化ΔL/L和半径的相对变化Δr/r之间的比例关系。
基于压力传感器的电子秤设计
传感器及测试技术课程设计课题名称：基于压力传感器的电子秤设计小组成员：姓名：学号：班级：指导教师：说明：为满足实用电子称的设计要求，进行了各单元电路方案的比较论证及确定统以AT89S52控制核心，选用了压力传感器，该传感器灵敏度高、线性度和复性好；对于关键的ADC，经过充分比较、论证，最终选用了高分辨率信号调理ADC--AD7714，该芯片内集成了缓冲器、时钟发生器、可编程增益放大器、数字滤波器、∑-Δ调制器以及电荷平衡式Ａ/Ｄ转换器等电路，由于ＡＤ7714采用了∑-Δ技术实现Ａ/Ｄ转换，具有线性度好、功耗低、增益可编程，无须前端信号调理等优点；系统选用DS12C887作为日历时钟芯片，并存储标定系数，8279作为键盘管理芯片，采用内藏显示控制器T6963C的点阵图形式显示器MGLS-240128T，接口简单，编程容易，美观大方。
最后的实验表明，系统完全达到了设计要求，不但完成了基本要求，发挥部分的要求，还增加了标定、时钟和过载提示三个创新功能。
1 设计方案包括基本要求，发挥部分及其它创新部分1.1 基本要求（1）能用简易键盘设置单价，加重后能同时显示重量、金额和单价；（2）重量显示：单位为公斤；最大称重为9.999公斤，重量误差不大于±0.005公斤；（3）单价金额及总价金额显示：单价金额和总价金额的单位为元，最大金额数值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；（4）具有去皮功能和总额累加计算功能。
1.2 发挥部分能显示购物清单，自拟10种商品名称或代号，清单内容包括：商品名称，数量，单价，金额，本次购物总金额。
（1）清单内容的商品名称等可使用代号显示；（2）清单内容增加购货日期和收银员编号；（3）清单内容在（2）的基础上增加售货单位名称，且全部内容采用中文显示。
1.3 创新部分在完成基本要求和题目所提出的发挥部分要求的情况下，考虑到电子称实际应用的需要，又增加了标定和时钟功能，另外由于实际当中，称可以有一定量的过载，但不能超出要求的范围，为此我们还设计了过载提示功能。
常用的传感器的小制作
13.5.1 工作原理
图13-7 光控延时照明灯电路原理图
时基集成电路IC与电位器RP、电容器C1构成单稳态触发器
2
光控电路
红外光控电路
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当有人进入光控区后，遮挡光照使VTL1截止，IC的2脚变为高电平，人走出光控区后，IC的2脚加入负脉冲，使其内部的触发器翻转，IC的3脚输出高电平，使VT受触发而导通，照明灯EL被点亮。待IC暂态结束后，其3脚恢复低电平，使VT截止，照明灯EL熄灭。
13.6.2 元器件选择
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13.6.3 制作与调试
IC2芯片可通过5根7mm长铜丝直接插焊在电路板对应数标孔内。焊接时注意：电烙铁外壳一定要良好接地，以免交流感应电压击穿IC1、IC2内部COMS集成电路。焊接好的电路全部装入合适的塑料小盒内。盒面板开孔伸出IC1探测镜头，并为B开出放音孔。盒侧面开孔固定SA。
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其最大的特点是白天和晚上都能正常工作，可广泛用于家庭防护、误入危险区域警示、商店营业部来客告知及外出旅行度假时安全防范等场所。
02
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13.6.1 工作原理
图13-8 热释电红外探头 报警器的电路图
热释电式红外探测头,是一种被动式红外检测器件，它能以非接触方式检测出运动人体所辐射出来的红外能，并将其转化为正脉冲电信号输出；同时，它还能有效地抑制人体辐射波长以外的红外光和可见光的干扰。
IC1选用CD4013双D触发器数字集成电路；IC2选用CD4017十进制计数分频器数字集成电路；IC3选用KD2538音乐集成电路。
1
5
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13.2.3 制作与调试
实际安装时，将压电陶瓷片BC通过502胶粘贴在大门背面正对个人常敲门的位置（一般离地面1.4m左右），门铃盒则固定在室内墙壁上。
传感器在电子秤中的应用课件
根据不同的分类标准，传感器可以分为多种类型，如按工作原理可分为电阻式 、电容式、电感式、压电式等；按输出信号可分为模拟输出和数字输出。
传感器的原理与特点
原理
传感器的工作原理基于物理、化 学或生物学的原理，通过感知外 界刺激并将其转换为电信号。
特点
传感器具有高精度、高灵敏度、 快速响应等特点，能够实现非接 触、连续、实时的检测和监测。
电容传感器具有测量精度高、稳定性好、抗干扰能力 强等优点，广泛应用于各种电子秤中。
04
传感器在电子秤中的优势与挑战
传感器在电子秤中的优势
01
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高精度测量
传感器能够提供高精度的测量 ，使得电子秤在称重时具有极
高的准确性。
快速响应
传感器的快速响应能力使得电 子秤能够迅速地读取和显示重
量，提高了称重的效率。
电信号经过放大、滤波、A/D 转换等处理后，被送入微处理 器进行计算处理。
微处理器根据预先设定的程序 和算法，对电信号进行处理， 最终将物体的质量以数值的形 式显示在显示屏上。
电子秤的精度与误差
电子秤的精度指其显示的数值与实际质量之间的误差范围。
影响电子秤精度的因素有传感器性能、放大电路、A/D转换精度、微处理器性能等 。
传感器的应用领域
工业自动化
传感器在工业自动化领域中广 泛应用于生产线上，如压力、 温度、流量等参数的检测和控
制。
环境监测
传感器可用于环境监测领域， 如空气质量、水质、噪声等参 数的检测和监测。
医疗保健
传感器在医疗保健领域中用于 监测患者的生理参数，如血压 、血糖、心电等。
智能家居
传感器可用于智能家居领域， 如智能门锁、智能照明、智能 空调等，实现智能化控制和管
利用变极距式电容传感器制作电子秤实验报告
利用变极距式电容传感器制作电子秤实验报告实验目的：通过利用变极距式电容传感器制作电子秤的实验,了解电子秤的工作原理和制作方法。
实验材料：变极距式电容传感器、电子称制作电路板、放大器电路板、称重传感器盖板、秤盘实验原理：电子秤是利用传感器测量物体重量,将重量数值转化为电信号,再通过电路处理数字信号,并通过显示器等输出设备显示精准的数值信息。
电子称的传感器一般使用电容传感器。
电子称原理中,利用变极距式电容传感器,将感受到的物体重量转化为电容值。
当物体放置在秤盘上时,秤盘和固定在下方的电容板之间的空气电容将发生改变,电容值发生变化。
电容板上的电荷会随着压力变化来回移动,导致电荷分布的改变。
传感器的电路测量电容的变化,将其转化为数字数值输出,最终显示于电子秤面板上。
实验步骤：1. 将变极距式电容传感器、电子称制作电路板、放大器电路板、称重传感器盖板、秤盘等材料准备妥当,清洁干净。
2. 固定电子秤制作电路板在电路盒子上,将箭头“IN+”接在VCC上,“IN-”接在GND上,输出端“OUT”接在放大器电路板上。
3. 编写程序代码,指定Arduino的端口、初始化运行,设定工作方式,进行校准调试。
4. 将传感器和放大器与示波器连接,调节示波器的工作模式,观察输出端的波形。
5. 将秤盘接在传感器盖板上,将传感器盖板安装在电路盒子上,调整秤盘位置,使其水平稳定。
6. 安装电池或电源,将Arduino连接到计算机,将程序烧写入Arduino。
7. 放入不同重量的物体,观察电子秤显示器中的数值变化是否与实际重量相符。
实验结论：通过利用变极距式电容传感器制作的电子秤,可以精准测量物体重量。
在实验中,我们可以观察到电容值的变化会导致电子秤输出值的变化,可以利用这个关系来进行精准的重量测量。
微型电子秤用传感器的研制
较高（ 典型值为５０～ ０ ￡ 的狭窄区域 ， ０ １ ０ ） ０ 以作
为应变 片的粘 贴部位 ， 大力值 传感 器而 言 ， 就 用一
个很匀称的钢质元件来满足这些要求 ， 通常是不
成 问题 的 ， 但是 当 额定力 值减 小时 ， 应变 片粘 贴部
位的厚度将逐渐减薄 ， 这是为 了满足所要求的应
微 型 电子 秤 用 传 感 器 的研 制
杨 奕
（ 常州 市质量技术监督局 ， 江苏 常州 ２ ３ ０ ） １０ １
摘 要 ： 开发一种 微 型 电子 秤 用 小 量程 传 感 器 ， 章 对传 感 器弹 性体 的材 料 和 结 构进 行 了研 为 文 究。 通过 建立 弹性体 的 力学模 型进 行理 论 计算 ， 得到 五孔 环型称 重传 感 器的设计 计 算公 式 ， 并且 该
危险。
维普资讯
１ ０
１ ２ 热性 能 ．
常州工 学 院学报
２０ ０ ６年
弹性元 件 的热传 导特 性是 决定 传感 器准 确度
和重 复性 的重 要 因素 。这 是 因为 弹性元 件 的温度
梯度 可 能在传 感器 的输 出 中引起错 误 的和不 能 复 现 的干 扰 。因而 ， 在设 计 弹性 元 件 时 总 是 使其 既 具 有机 械特 性 ， 又具 有热 流 通 特 性 。在 内外 热 源 的联 合 作用下 ，弹性元 件 的温 度 梯度 均 与材 料 的 导 热 系数成 反 比 ， 因此 导 热 材 料是 选 择 弹 性 元 件
重要 的是 可加 工性 。传感 器常 常采 用一些 形式 极 为复 杂 的结构 ， 由于 弹性 元 件 最 好 是 由一块 整 料 加工 出来 ， 常 常需 要进 行 复杂 而 精 密 的机 械 加 故 工 。在这 种情 况下 ， 金 材 料 的可 加工 性 对 传 感 合
传感器电子秤设计
传感器电子秤设计《传感器技术》课程设计课题：设计一种电子秤班级学生姓名学号指导教师XX学院XX年X月X日数字电子秤设计1.系统方案设计1.1 概述本课程设计的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（量程0~1.999kg）。
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，本设计采用全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。
而三运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。
双积分型A/D转换器ICL7107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。
1.2 系统方案框图电路方框图如下：图1.电路方框图2.工作原理2.1 检测原理本设计由以下四部分组成：电阻应变传感器、信号放大系统、模数转换系统、显示器。
其原理图如下所示。
测量过程是把被测物体的重量通过传感器将重量信号转化为电压信号输出，放大系统把来自传感且微弱信号放大，放大后的电压信号经过模数转换把模拟量转换成数字量，数字量通过数字显示器显示重量。
传感器的测量电路我们选用全桥测量电路，应变电阻作为桥臂电阻接在电桥电路中。
无压力时，电桥平衡，输出电压为零；有压力时，电桥的桥臂电阻值发生变化，电桥失去平衡，有相应电压输出。
三运放大电路是把传感器的微弱信号放大，以满足模数转换的要求，为保证测量的准确，放大器应该尽量做到高阻输入低阻输出，因此一般选用运算系统组成放大电路。
2.2 传感器的选择2.2.1 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。
电子秤传感器原理及应用
电子秤传感器原理及应用电子秤是一种利用电子传感器来测量物体质量的设备。
它利用电子传感器的原理来实现精确的重量测量。
电子秤的传感器原理主要是基于压阻效应或者电容效应进行测量。
其中，压阻式传感器是应用最为广泛的一种。
它由多个薄膜贴合而成，当物体施加压力时，薄膜会产生电阻变化，通过测量电阻的变化来确定物体的质量。
而电容式传感器则是通过测量电容的变化来确定物体的质量，当物体放在电容板上时，电容板的电容值会改变，通过测量电容的变化来计算物体的质量。
电子秤传感器的应用非常广泛，可以用于商业、工业、医疗等领域。
以下是一些典型的应用场景：1. 商业领域：电子秤广泛应用于超市、商场等零售行业，用于称量商品的重量。
它可以准确地测量商品的重量，便于计价和库存管理。
同时，电子秤还能够通过网络连接实现数据的传输和共享，提高工作效率。
2. 工业领域：电子秤在工业生产中也有重要的应用。
比如在石油化工、食品加工、制药等行业，需要进行物料称量和配料操作。
电子秤可以准确地测量物料的重量，保证生产工艺的准确性和产品质量的稳定性。
3. 医疗领域：在医院和药店中，电子秤可以用于测量病人的体重，作为诊断和治疗的依据。
此外，还可以用于药品的称量和配药，确保用药的安全和准确性。
4. 科研领域：在科研实验中，电子秤常常用于实验样品的称量。
由于电子秤能够提供高精度的重量测量结果，因此可以满足精确实验的需求。
总之，电子秤传感器利用压阻效应或电容效应来实现重量的测量，其应用广泛，涵盖商业、工业、医疗、科研等多个领域。
电子秤的出现大大提高了重量测量的准确性和效率，为各个领域的工作带来了便利。
应用传感器设计电子秤的结课论文
应用传感器设计电子秤的结课论文传感器是一种用于采集环境或机械系统信息的电子设备。
它们通常由传感器元件和电路组成，可以根据外部刺激或内部状态的变化来检测、识别、采集和处理信息。
近年来，随着物联网技术的发展，传感器已广泛应用于各个领域，如智能家居、工业自动化、汽车电子等。
在这些应用场景中，传感器不仅可以实现数据采集和传输，还可以通过算法和软件实现智能化控制。
本文将重点讨论传感器在电子秤方面的应用及其优势。
它们可以实现非接触式测量。
传感器通过感知外部环境或机械系统的物理参数来获取数据，而不需要与物体或机械系统直接接触。
这使得传感器在测量过程中具有较高的精度和稳定性，尤其适用于高速、高精度、高可靠性的场合。
相比之下，电子秤需要与物体或机械系统直接接触，测量过程中可能会受到摩擦、碰撞等因素的影响，从而影响测量精度。
另一个优势是传感器具有较强的环境适应性。
传感器在不同的环境条件下，如温度、湿度、光照、空气质量等，其性能会有所不同。
而电子秤受到环境因素的影响较大，可能会出现测量误差。
传感器通过内部结构和材料的优化，可以在不同的环境条件下保持稳定的性能，使其在各种工业现场或实验室环境中更具有竞争力。
具有较高的可编程性和灵活性。
通过编程，传感器可以实现复杂的算法和功能。
这使得传感器在各种应用场景中具有更高的适应性和扩展性。
相比之下，电子秤的编程和功能扩展相对较为有限。
还体现在其数据采集和传输方面。
传感器可以实时采集现场的物理参数数据，并通过无线或有线方式传输到远程终端或数据管理平台。
这使得数据的获取和处理更加便捷和高效。
电子秤需要测量完毕后再通过电缆或网络传输数据，存在一定的延迟和丢失数据的风险。
通过传感器与电子秤的结合，可以实现实时监测和控制物料的重量，避免过称或欠称的问题。
自动称重、计数、累计等功能，为生产、仓储、物流等环节提供更加精确和高效的解决方案。
应变式传感器电子称的设计
应变式传感器电子称的设计
应变式传感器电子秤的设计主要包含以下几个方面：
1. 应变传感器的选择：应变传感器是电子秤的核心部件，因此需要选择具有高灵敏度、高准确度、稳定性好、可靠性高的应变传感器。
2. 检测器的选择：检测器是用来监测应变传感器的输出信号的，需要选择高精度、高分辨率的检测器。
3. 信号放大器的设计：由于应变传感器的输出信号很小，需要通过信号放大器对信号进行放大，设计合适的放大器可以保证秤的准确性和稳定性。
4. 比例系数计算：比例系数是将传感器输出值转换成真实重量的关键参数，需要根据应变传感器的特性和外部装载情况进行计算。
5. 操作界面设计：应根据使用者的操作习惯，设计简洁易懂、清晰明了的操作界面。
6. 电路设计：电路设计要求电子秤具有高精度、稳定性好、反应速度快等特性，需要对电路进行优化和调整。
7. 程序设计：电子秤的程序需要实现比例系数计算、数据采集、信号处理、显示输出等功能。
总之，应变式传感器电子秤的设计需要考虑多个方面，其中应变传感器的选择和比例系数计算对秤的准确性影响最大，需要重点考虑和优化。
同时，还需要对电路和程序进行深入优化，确保秤的稳定性和操作性。
电子秤的传感器原理揭秘
电子秤的传感器原理揭秘电子秤是现代生活中广泛应用的一种计量工具，它利用传感器原理实现物体质量的测量。
传感器是电子秤的核心组件，它能够将物体的质量转化为电信号，经过处理后得到准确的质量数值。
本文将深入探讨电子秤传感器的原理及其技术特点。
一、电子秤传感器的工作原理电子秤的传感器是通过力的传感来实现质量的测量。
在电子秤的底部有导电弹簧装置，当物体放置在秤盘上时，弹簧会受到受力，产生位移。
传感器通过检测弹簧的变形来获得物体的重量信息。
传感器的核心元件是应变片，它是一种扁平的金属片，能够感应到物体施加在弹簧上的力。
应变片在受外力作用时会发生形变，形成片上的应变。
这些应变会引起应变片上的电阻值发生改变，并以这种方式体现物体对秤盘施加的压力或重量。
二、电子秤传感器的技术特点1. 高精度：电子秤传感器具备高精度测量的能力，可以实现对物体重量的准确测量。
传感器的灵敏度高，能够检测到微小的应变和位移。
2. 高稳定性：电子秤传感器能够长时间保持稳定的工作状态，不受外界环境的影响。
它具有抗干扰能力强、温度稳定性好等特点，确保测量结果的可靠性。
3. 宽量程：电子秤传感器的量程可根据需要进行调整，使其适应不同质量范围的物体测量。
无论是测量小质量还是大质量的物体，传感器都能够满足要求。
4. 快速响应：电子秤传感器能够迅速响应物体的质量变化，减少测量时间，提高工作效率。
它的高响应速度使得用户能够快速获取到物体的质量信息。
5. 多功能：电子秤传感器可与计算机或其他外部设备连接，通过数字信号传输物体质量数据。
通过软件的处理，可以实现自动记录、统计和分析质量数据，为用户提供更全面的工作支持。
三、电子秤传感器的应用领域电子秤传感器广泛应用于各个领域，如工业生产、商业零售、医疗卫生等。
以下是一些典型的应用场景：1. 工业生产：电子秤传感器用于物料称重、输送带称重和悬浮式天平等系统中。
它能够准确测量原材料、零件和成品的重量，保证生产过程的准确性和质量控制。
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文献标识码：A
文章编号：1671 - 0436（2006）04 - 0009 - 04
!" 传感器弹性元件材料的选择
传感器弹性元件材料对传感器的性能和成本 均有重要影响，故应十分重视弹性元件的材料选 择，具体选择时应从以下几个方面来考虑。 !# !" 机械性能
弹性模量（ !）是材料选取的一个非常重要的 因素，对弹性材料的要求是：
第 19 卷第 4 期 2006 年 8 月
常州工学院学报
Journal of Changzhou Institute of Technology
Vol. 19 No. 4 Aug. 2006
微型电子秤用传感器的研制
杨奕
（ 常州市质量技术监督局，江苏 常州 213001）
摘要：为开发一种微型电子秤用小量程传感器，文章对传感器弹性体的材料和结构进行了研
此外，要求材料易辗压，易锻造，易焊接，并且 价格便宜。
综上所述，五孔环型传感器的材料采用 !"l2 合金铝。因为，该传感器属小量程传感器，所以， 选择低弹性模量材料———合金铝 !"l2，它属铝 铜 - 镁系可热处理强化的铝合金，其强度较高，耐 热性好，属高强度铝，具有比重小，屈强比高，塑性 好，耐腐蚀，低温性能稳定，优良的工艺性能等优 点。此外，!"l2 铝合金的热传导性能很好，在所 有低弹性模量合金中名列前茅。
ll
轴切开，这时多余未知力为一对剪 Xl ，一对轴力 X2 和一对弯矩 X3 ，其系统如图 4 所示，只有反对 称的剪力 Xl 存在。
图 4 五孔环型传感器的等效系统
实际上该系统为一阶静不定系统（ 如图 5 所
示），其变 形 协 调 条 件 为 上 下 对 称 平 面 无 水 平 位
移，即
x =0 其方程为
A
=
!凳 - !砝 !砝
X 100%
=
705. 25 - 671 671
X 100%
= 5. 1%
作为传感器弹性元件的设计，此计算精度足
够了，故本文给出的计算方法是可行的。
将这 4 片电阻应变片组成惠斯登电桥电路， 用准确度为 5 X 10 - 5 的法码为力源，以 HP 公司产
的 3456A 数字电压表为二次仪表进行校准，10 kg
称重传感器校准结果如表 2 所示。
卜V / kg
1
进程
1
回程
2
进程
2
回程
3
进程
3
回程
进程平均值
AR 理想值
AL 回程平均值
AH 30 min 蠕变
非成性
重复性
表 2 10 kg 称重传感器校准结果
0
0. 5
2
5
2 381 2 383 2 383 2 383 2 383 2 383 2 382. 3
2 2 382. 3
0 2 383
0. 7
3 078 3 078 3 078 3 080 3 079 3 080 3 078. 3
1 3 078. 9
0. 6 3 079. 3
1
1 0. 01% FS 1 0. 03% FS
5 167 5 168 5 169 5 170 5 168 5 170 5 168
2 5 168. 6
收稿日期：2005-12-23
l0
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2006 年
1. 2 热性能 弹性元件的热传导特性是决定传感器准确度
和重复性的重要因素。这是因为弹性元件的温度 梯度可能在传感器的输出中引起错误的和不能复 现的干扰。因而，在设计弹性元件时总是使其既 具有机械特性，又具有热流通特性。在内外热源 的联合作用下，弹性元件的温度梯度均与材料的 导热系数成反比，因此导热材料是选择弹性元件 时应予注意的一个重要指标。 1. 3 制造问题
=
E
=
1
2.
l2l
PR Ebh2
（l0）
式（8）、式（9）、式（l0）分别为传感器设计计
算公式。应用式（8）、式（9）、式（l0）进行计算，l0
kg 五孔环型传感器的计算结果如表 l 所示。
表 l 计算结果
载荷（ N） M（ N·m） （ MPa） （ > l0 - 6 ）
l00
0. 883 8
1 48. 3l
1 67l
12
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!" 测试结果
在五孔环内表面与水平轴成 45 方向的位置 上，分别粘贴 4 片电阻应变片 R1 、R2 、R3 和 R4 ， 当传感器达到额定载荷（100 N）时，测得传感器 全桥输出为 2 821 卜S，这样，每个应变片的平均 应变为
!实 = 2 821 / 4 = 705. 25 卜S 根据表 1 可算出理论计算值与实测应变值之 间的误差。
通常所引用的金属的一些力学性能，例如，比 例极限，屈服极限和强度极限等，它们并不是传感 器弹性元件材料性能的直接依据，因为，它们已大 大超过了额定载荷时传感器内的应力值。
疲劳强度通常是一个次要的考虑因素，即使 对于传感器经常性受载的场合也是如此。这是 因为应变片的疲劳敏感性通常是一个限制性的 因素，由于 弹 性 元 件 中 的 最 大 应 变 值 出 现 在 应 变片的粘 贴 部 位，而 且 为 确 保 应 变 片 和 弹 性 元 件有较长 的 疲 劳 寿 命，应 变 量 又 被 有 意 地 加 以 限制，故对 弹 性 元 件 来 说 并 不 存 在 疲 劳 失 效 的 危险。
与理论值之间的误差为 5. 1% ，精度完全满足了 传感器弹性元件的设计。
2）掌握了一套应变式传感器制作工艺，该工 艺经过近一年的考核，传感器的长期稳定性良好。
3）五孔环型传感器具有以下特点：①弹性元件 加工工艺性能好，加工成本低，特别适合大批量生 产，是便携式电子钩秤的理想传感器；②弹性元件 设置了过载保护装置，能确保传感器的长期使用； ③线性度好。未加任何补偿，非线性指标优于 0. 01% FS；④综合精度高，长期稳定性好；⑤由于弹性 体可连接部位的选择余地大，便于与秤体连接。
1）传感器额定量程内保持不变； 2）弹性模量随时间的稳定性好； 3）弹性模量随温度的变化既要线性，又要非 常稳定； 4）材料的加、卸载弹性模量要相等； 5 ）要求弹 性 元 件 有 高 的 自 振 频 率，也 就 是 要选择材料的弹性模量 ! 与密度 ! 的乘积最小 的材料。 通常，把适用于传感器弹性元件的各种材料 分为高弹性模量材料和低弹性模量材料，一般来 说，高弹性模用于大力值传感器，低弹性模用于小 力值传感器。原因是传感器弹性元件应当具有非 常小的总体柔性，然而它同时也必须留有应变量
0. 6 5 169. 3
1. 3 3
滞后 蠕变
9 345 9 347 9 349 9 351 9 348 9 350 9 347. 3
4 9 348. 1
0. 8 9 349. 3
2
7. 5 12 828 12 830 12 833 12 834 12 832 12 833 12 831
5 12 831
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Spectral Decomposition of Simple Matrices
GAO Feng
（ School of Science，Changzhou Institute of Technology，Changzhou 213002）
Abstract：Spectral decomposition of matrices plays an important role in numerical calculation and theoretical analysis about matrices. This paper determines the spectral decomposition of simple matrices and the constructive methods of spectrums.
a 2
cx2
=
Pa 8EI2
x2
2 2Rcos 0
=
Pa 2EI2 cos2
（2）
j ll
=
M（ x）cx = l EI
j j a 2 0
x2l cxl EIl
+
2Rcos 0
（
a ）2
2 EI2
cx2
=
x3l
a 2
+ a22Rcos
=
3EIl 0
4EI2
a3 + a2 Rcos 24EI2 2EI2
图 l 五孔环型传感器的结构示意图 将五孔环型结构简化为沿水平轴方向一端固 定，另一端受集中力 ! 的作用的圆环，其力学模 型如图 2 所示。
图 2 五孔环型传感器的原始力学模型 为便于分析和简化计算，五孔环型可进一步 简化为由两个曲梁组成的单跨超静定钢架。因钢 架计算通常忽略轴力对变形的影响，所以，可将五 孔环的固定端和承载端视为刚度非常大的不产生 压缩变形梁。这时五孔环的力学模型就变成了一 个受反对称载荷作用的刚架，如图 3 所示。
在选择弹性材料时，除了机械性能和热性能 以外，还需要考虑一些与制造有关的性能，其中最 重要的是可加工性。传感器常常采用一些形式极 为复杂的结构，由于弹性元件最好是由一块整料 加工出来，故常常需要进行复杂而精密的机械加 工。在这种情况下，合金材料的可加工性对传感 器的性能和加工费用均有重要影响。
其次，要求合金材料具有淬火过程中不发生 变形的品质。许多可能适用的合金弹性材料只能 在“ 软状态”下加工。如果随后还要进行高温热 处理以改善其机械性能，那么原来的形状可能发 生严重变形。这对于需要在高的热处理温度下进 行快速油淬或水淬的合金材料尤为严重。