基于LabVIEW的扭秤的控制设计与实现
基于Nios_的动态称重控制器实现
收稿日期:2007 06 14作者简介:陈维民(1967-),男,哈尔滨人,哈尔滨理工大学工程师,主要研究方向为计算机控制与嵌入式系统。
基于N i osII 的动态称重控制器实现陈维民,高俊锋,李丰旺,刘小平(哈尔滨理工大学,哈尔滨150080)摘要:介绍了一种新的称重控制器的实现方案,它以N i osII 软核处理器为核心,可以降低成本;并利用C2H 工具将数据处理算法变成硬件加速电路,提高处理器的处理速度,使系统误差小于0.2%。
最后,采用A ltera 公司的EP2C8芯片上实现了这种设计方案。
关键词:动态称重;N iosII ;FPGA中图分类号:TB486+.3 文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2007)10-0101-03I m ple m entation of Dyna m icW ei gh ti ng Con troller Based on N iosIIC HEN W ei m in,GAO Jun feng,L I Feng w ang,LIU X iao p ing(H arb i n U n i v ers it y o f Science and T echno l ogy ,H arbi n 150080,Ch i na)Abstract :A ne w way to i m ple m ent controll e r of dynam i c w e i ghing by adopti ng of Cyc l one II EP2C8ch i p of A ltera Corporati on w as i ntroduced .It can reduce product cost by m aki ng use o fN i o sII soft processor .T he new w ay features perfor m ance by fast data process and syste m e rror is less than 0.2%,it m a i n l y depends on t u rning prog ram of data process a l gor it hm into hard w are circu it t hrough C2H too.lK ey w ords :dynam i c we igh i ng ;N i o sII ;FPGA随着称重计量自动化水平的提高,称重控制器向着高精度、低成本、多路处理和多种功能的方向发展,采用单处理器的称重控制器已经很难满足多路处理的速度和精度的要求。
基于LabVIEW的在线动态扭矩测试仪设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｍ ａ ｔｔ ｒ ｅ ｓ ｎ ｏ ａ ｅ ｎ Ｌａ ＶＩ ｓ ｇ ｆ ｓ ｒ ｏ ｑｕ ｅ ｓ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｂ ＥＷ
维普资讯
电
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子
测
量
技 术
ＴＥＣＨＮ０Ｉ ． ０ＧＹ
第 ３ Ｏ卷 第 ８期
２ ０ 年 ８月 ０７
基 于 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 的在 线 动态 扭 矩 测 试 仪 设计 ａＶ Ｅ
杨俊锋 韩佩 富 白文普 陈 雷
（． １ 燕山大学信 息学院光 电子 系 秦 皇岛 ０ ６０ ）． ６ ０ ４ ２ 燕山大学机械 学院 摘 秦皇岛 ０ ６０ ） ６ ０ ４
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａ ｅ ｏ －ｉ ｅ ｄ ｎ ｍ ｉ ｔ ｒ ｕ ｅ ｔ ａ ｐ ｒ ｔ ｓ ｉ ｅ ｅ ｏ ｅ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｓ ｅ ｉｔｎ ｎ ｔ ｅ ｔ ｒ ｕ ｎ ｗ ｎ ｌ ｙ ａ ｃ ｏ ｑ ｅ ｔ ｓ ｐ ａ ａ ｕ ｓ ｄ ｖ ｌ ｐ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ｒ ｂ ｅ ｘ ｓ ｉｇ ｉ ｈ ｏ ｑ ｅ ｎ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｕ ｅ ｎ ．Ｔｈ ａ ｅ ｎ ｒ ｄ ｃ ｓｍ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｏ ｑ ｅ ｅ ｐ ｐ ｒ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ａ ｕ ｅ ｎ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｔ ｒ ｕ ，ｗｈ ｃ ｓ ｒ ａｉｉ ｇ ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｒ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｉｈ ｉ ｅ ｌ ｎ ｈ ａ ｕ ｅ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｚ
ｔｒ ｕ ｒ ｍｐｅ ｎ． Ａｔｔ ｅｓｍｅｔ ｅ ｑ ｉｍｅ ｔ ｎ ｈ ｘ ｌｉ ｔ ｎ ｐ ｒｏ ｒ ｅ ｕ ｅ ｏ ｑ ｅａ ｅｉ ｌｍｅ ｔ ｈ ａ ｉ ，ｅ ｕｐ ｎ ｓａ ｄ ｔ ｅｅ ｐｏｔ ｉ ｅｉｄ ａ ｅｒｄ ｃ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅａｃ ｒｃ ｆｔｅ ｍ ａｏ ｎ ｈ ｃｕ ａ ｙ ｏ ｈ
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与控制技术
基于LabVIEW的虚拟仪器设计与控制技术LabVIEW是一种流行的虚拟仪器设计与控制技术，它是一种由美国国家仪器公司（NI）开发的视觉编程语言。
LabVIEW可以通过图形化的编程界面实现虚拟仪器的设计和控制，具有广泛的应用领域和强大的功能。
虚拟仪器是利用计算机软硬件模拟实际仪器的工作原理和功能，在实验教学、科学研究、工业自动化等领域得到了广泛的应用。
而LabVIEW正是为了方便虚拟仪器的设计与控制而开发的一种专门的工具。
首先，LabVIEW的图形化编程环境使得仪器的设计变得更加直观和易于理解。
传统的编程语言通常是通过文本代码来描述程序的逻辑，而LabVIEW则采用了图形化的编程方式，通过线连接不同的模块来实现程序的流程控制。
这种可视化的编程方式使得运行过程更加直观，能够让设计者更加清晰地了解仪器的整个工作流程。
其次，LabVIEW具有强大的数据处理和分析功能。
LabVIEW提供了丰富的数据处理工具和函数库，可以对实验数据进行处理、分析和可视化显示。
通过LabVIEW，用户可以快速地对数据进行滤波、平均、拟合、傅里叶变换等操作，从而得到所需的结果。
这种强大的数据处理功能使得LabVIEW成为执行复杂实验和科学研究的理想工具。
此外，LabVIEW还具备灵活的虚拟仪器控制能力。
LabVIEW不仅可以通过计算机与实际仪器进行通信，控制实际仪器的工作状态，还可以直接通过硬件信号和传感器进行实时数据采集和反馈控制。
借助于LabVIEW的硬件模块与外围设备的配合，用户能够方便地搭建出一个完整的虚拟仪器系统，实现仪器的自动化控制。
此外，LabVIEW还有及其广泛的应用领域。
LabVIEW可以应用于高校科研实验室、工业控制系统、医疗设备、无线通信、能源管理等各个领域。
在高校科研实验室中，LabVIEW可用于设计各种虚拟实验平台，为学生提供更加灵活、安全和便捷的实验教学环境。
在工业自动化领域，LabVIEW可以用于设计各种自动控制系统，提高生产效率和产品质量。
基于LabVIEW的电子分析天平管理系统设计
ｉ ｈ ｃ ａ ＶＩ Ｗ ｏ ｔ ｌ ｄ ｔ ｅ ｉｓｒ ｍｅ ｔｂ Ｉ Ａ ｗａ ｌｂ ｒｔ ｄ， ｎ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｏ ｌｃ ｓ ｂ ｉ ｆ ｎｒ ｄ ｃ ｄ Ｔ ｅ ｎ ｗ ｉ ｈ Ｌ ｂ Ｅ ｃ ｎｒ ｌ ｈ ｎ ｔ ｏｅ ｕ ｎ ｙ Ｖ Ｓ ｓ ｅ ａ ｏａ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆ ｓ ｍｅ ｂｏ ｋ ｗａ ｒ ｌ ｉ ｔ ｕ ｅ ． ｈ ｅｙ ｏ ｍａ ａ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｏ ｂ ｃ ｕ ａｅ ａ ｄ ｒｌ ｂ ｅ ａ ｄ ｅ ｓ ｐ ｒｔ ｉ ｔ ｎ ａ ａ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｂ ｌ ｙ ｎ ｇ ｙ ｔ ｍ ｓ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ａ ｃ ｒ ｔ ｎ ｅｉ ｌ ， ｎ ａ ｙ ｔ ｏ ｅａ ｅ ｗ ｔ ｓｒ ｇ ｄ ｔ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ａ ｉ ｔ ． ａ ｏ ｈ ｏ ｉ
ｐ ｐ ｒｄ ｓｇ ｅ ｉｈ ａ ｃ ｒｃ ｌ ｃｒ ｎｃ ａ ａｙ ｉａ Ｍａ ｃ ｎ ｇ ｙ ｔｍ ａ ｅ ｎ Ｌ ｂ ＥＷ ， ｉｈ ｗ ｓ ｅ ｕ ｐ ｅ ｔ ｕ ｅ ａ ｅ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｎ ｌｔ ｌｂ ｎ ｅ ｍａ ａ ｅ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ａ ＶＩ ｃ ｗｈｃ ａ ｑ ｉｐ ｄ ｗｉ ｓ ｐ ｒ ｈ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ｌｃｒ ｎ ｃ ａ ａｙ ｉａ ｌ ｎ ｅ； ａ ＶＩ ｅｅ ｔｏ ｉ ｎ ｌｔｃ ｌｂａａ ｃ Ｌ ｂ ＥＷ ； ｅｉ ｌｃ ｍｍ ｕ ｉ ａｉｎ； ａａ ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｓ ｒａ ｏ ｎｃ ｔ ｏ ｄ ｔ ｏ征 物 体 的最 基 本 特 征 ， 量 及 其 测 量 在 国 民经 济 质
基于LabVIEW的智能电子秤设计
第26 卷第6 期南昌工程学院学报V o l . 26 No. 6 2007 年12 月Journal of N anch a ng Inst i t u te of T echnology Dec. 2007 文章编号: 1674-0076( 2007) 06- 0067- 03基于LabVIEW 的智能电子秤设计章蔚中1 , 王颖2( 南昌工程学院1.机械与动力工程系; 2.电气与电子工程系, 江西南昌330099)摘要: 基于LabVIE W 软件设计了智能电子秤系统, 阐述了系统硬件电路构成、软件设计思想和具体实现. 系统应用虚拟仪器技术进行自动测量、处理和显示, 实现了电子秤的智能化, 具有测量精度高、界面友好、运行稳定可靠、功能便于扩展.关键词: LabVIEW; 智能; 电子秤中图分类号: TP216 文献标识码: ADesign of the intelligent elec t r o n ic scale based on L a b V I E WZHANG W ei-z h o n g1,WANG Y in g2( 1. Department of M e chan i cal and Dynamic Engineering; 2. Department of Electrical andElectr o n i c Engineering, Nanchang Institute of Technology, Nanchang 330099, C h i na) Abstract: Based on L ab V IE W , this paper des igned a system of intelligent elec tronic scale, and illustrated its circuit structure of hardware, design idea and implementation of the software. The system can au t o m at ically measure, manage and display the result with the virtual instrument technique, which makes the system intelli-g en t. The device is not only characteristic of h igh accuracy and friendly interface, but also good stab ility and e x-tensibility.K ey words: LabVIEW; intelli g en t; electronic scale电子秤是各行业对物料进行计量或工矿企业在生产过程中对物料重量进行各种控制的新一代重量计量器具. 作为重量测量仪器, 智能电子秤在各行各业中开始显现其测量精度高, 测量速度快, 操作简单易学, 可以实时监控的巨大优点, 使其已经开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称, 成为测重领域的主流产品. 结合传感器技术、数据采集技术和虚拟仪器技术开发设计了一种基于LabVIEW 的智能电子秤, 该系统采用普通PC 机为主机, 利用图形化可视测试软件LabVIEW 为软件开发平台, 将被测重量转换处理进行数据采集, 实时进行处理、显示. 设备成本低, 使用方便灵活, 适用于工厂企业和教学.LabVIEW 是美国N at ional Instruments( 简称NI) 公司推出的一个图形化软件开发环境, 它是一个通用的软件开发平台, 其最大优势在于测控系统的开发. 它不仅提供了几乎所有经典的信号处理函数和大量现代的高级信号分析工具, 而且L ab V I EW 程序还很容易和各种数据采集硬件集成, 可以和多种主流的工业现场总线通信以及与大多数通用标准的实时数据库链接[ 1] . 这种编程方式强调信号处理的实际过程, 编程简单, 调试方便.1 硬件设计本系统主要由压力传感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机组成, 原理框图如图1 所示.图1 智能电子秤系统原理框图收稿日期: 2007 -10 -20作者简介: 章蔚中( 1 974- ) , 男, 江西南昌人, 讲师.68南昌工程学院学报2007 年1) 传感器力学传感器的种类繁多, 如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器等. 电阻应变片压力传感器是国内外应用较为广泛的一种, 它具有精度高、测量范围广、频响特性好等优点. 本系统采用的压力传感器是电阻应变式传感器.当电阻应变式传感器在外力作用下产生机械形变时, 其电阻值也相应发生变化, 其电阻变化与应变的关系为6R= K0C,R其中K 0 为灵敏系数, 由金属材料决定; C 为应变, 当压力F 在一定范围内时, C以一个常数正比于F, 应变由物体质量产生的荷重而形成, 因此可得:m= a × F+ b ( a, b 为常数) .2) 信号调理电路电阻的变化可通过电桥电路转换为相应的电压信号, 因此电压信号与压力( 被测质量) 近似成线性关系,由于电桥输出信号较小且会受到外界信号的干扰, 因此在电桥输出后需加上放大电路和抗干扰电路.具体硬件电路如图2 所示.图2 硬件电路图当压力传感器上压力变化时, 其电阻也相应发生线性变化, 从而压力桥式测量电路输出端电压发生变化, 该变化电压通过差动放大电路进行一级放大, 再二级放大后在CH2 端输出一个与压力成正比的线性电压波形. 其中通过调节电位器RX4 来改变差动放大倍数, 在U8D 输出端得到一级放大信号; 通过调节电位器RX5 来调节电路对称性, 实现对干扰信号的抑制.经过测试, 可得到经验方程: 质量= 145 ×U CH2+ 50.3) 数据采集卡将得到的U C H2电压送到数据采集卡中进行数据采集, 再通过USB 线将数据送入计算机, 由计算机利用软件平台(L ab V IE W)进行控制和处理.数据采集卡( DAQ) 主要由多路开关、放大器、采样保持器和A/ D 转换器等组成, 它们与定时/ 计数器、总线接口电路等做在一块印刷电路板上, 完成对被测信号的采集、放大和模/ 数转换任务[ 2].2 软件设计软件设计是系统的核心, 在LabVIEW 平台下, 一个虚拟仪器由两部分组成: 前面板和框图程序. 前面板的功能等效于传统测试仪器的面板, 框图程序的功能等效于传统仪器内部的各硬件电路模块[3] . 本系统主要通过LabVIEW 编程来实现电子秤的功能, 设计分为前面板设计( 用户界面) 和程序框图设计两部分.1) 用户界面设计用户界面( 前面板) 是虚拟仪器的重要组成部分, 仪器参数的设置、测试结果显示等功能都是通过软件实现, 因此要求软件界面简单直接, 便于使用. 前面板主要由输入控制器( control) 和输出指示器( indicate) 组成,第6 期章蔚中, 等: 基于LabVI EW 的智能电子秤设计69可通过控制模板和工具模板创建. 本系统设计的用户界面如图3 所示, 主要包括将测量的重量用指针和数值显示面板, 系统校准和标定( 有0 g 和20 g 2 个标定系统) 和控制按钮.2) 框图程序设计框图程序相当于程序的源代码, 只有创建了框图程序后, 该程序才能真正运行. 其设计主要是对节点、数据端口和连线的设计[ 4] . 本系统采用模块化设计, 可将不同测量内容设计成单独的功能模块. 各子模块分别完成一定的功能, 在主界面程序或其它的子程序中调用. 各功能模块间的独立性较强, 一般都可单独调试、修改和移植. 所以整个系统软件层次清晰、易于理解、便于修改、利于开发新功能.框图程序大体分为4 个模块: 主控模块、数据采集模块、校准标定模块及仪器功能模块. 主控模块主要完成对系统的初始化、参数的设定、启动/图3 系统用户界面( 前面板)释放数据采集卡、数据处理等功能( 见图4) ; 数据采集模块主要完成模拟量与数字量的相互转换, 实现数据的采集测量; 校准标定模块主要是对系统进行校准和标定; 仪器功能模块主要实现参数设置和测量结果显示. 每一模块可直接调用LabVIEW 中的子模块( 库函数) 或由用户自定义设计实现. 具体程序模块框图见图5.图4 主控模块软件流程图5 系统程序模块框图4 结束语利用LabVIEW 软件实现了智能电子秤功能, 具有自动校准、测量精确、实时性强等优点. 该系统的扩展性很强, 下一步将扩充其功能, 如增加人机对话、参数设定、生成报表文件、远程测量等. 该系统应用非常广泛, 对生产、生活有着十分重要的现实意义.参考文献:[ 1] 刘君华, 贾惠芹, 丁晖, 等. 虚拟仪器图形化编程语言LabVI EW 教程[ M] . 西安: 西安电子科技出版社, 2003 .[ 2] 雷勇编. 虚拟仪器设计与实践[ M] . 北京: 电子工业出版社, 2005 .[ 3] 高迎慧. 基于LabVIE W 和神经网络的压力传感器温度补偿系统[ J ]. 仪器仪表用户, 2006 ,( 1) : 33 -35 .[ 4] 顾启民. 基于LabVIE W 的智能控制器自动测试系统的研制[ J ]. 微计算机信息, 2007 , 23( 4 -1 ): 17 1- 172.。
基于虚拟仪器的电子称设计
摘要本文的主题是“基于虚拟仪器的电子称设计”，基于labview7.1 express平台编程设计的。
主要阐述了硬件电路构成，软件设计的思想和具体实现，系统应用虚拟仪器进行数据采集、处理和显示，从而实现电子称的设计功能，它具有测量精度高、界面友好、运行稳定可靠、功能便于扩展。
且本论文对上述的功能模块逐一进行了分析，并进行了整个测试系统的程序调试与研究。
关键词：电子称，虚拟仪器，数据采集，处理及显示目录摘要 (1)绪论 (4)1.1设计的目的 (4)1.1 虚拟仪器和labview介绍 (4)1.1.1 虚拟仪器概述 (4)1.1.2 虚拟仪器介绍 (5)1.2 电子称系统的硬件部分简述 (7)1.2.1 压力传感器 (7)1.2.3 数据采集 (9)2.电子称系统软件设计 (11)2.1 用户界面设计 (11)2.1.1 程序前面板修饰 (11)2.1.2 系统用户界面设计图 (12)2.2. 框图程序设计 (12)2.2.1 主控模块 (13)2.2.2 数据采集模块 (14)3. 电子称测试系统的调试 (20)3.1 硬件的安装调试 (20)3.2 软件的调试 (20)3.2.1 U28数据采集卡 (20)3.2.2 开启程序 (23)3.2.3 程序的调试 (24)3.2.4 程序的改进过程 (24)总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)绪论1.1设计的目的随着人们对电子称测量数据的精确要求越来越高，电子称已成为现实生活中不可缺少的称重仪，即电子称是各行业对物料进行计量或工矿业在生产过程中对物料重量进行各种控制的新一代重量计量器具。
作为重量测量仪器，虚拟仪器电子秤在各行各业中开始显现其测量精度高，测量速度快，操作简单易学，可以实时监控的巨大优点，使其已经开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称，成为测重领域的主流产品．结合压力传感器技术、数据采集技术和虚拟仪器技术开发设计了一种基于LabVIEW 的虚拟仪器电子秤，该系统采用普通Pc机为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW为软件开发平台，将被测重量转换处理进行数据采集，实时进行处理、显示．设备成本低，使用方便灵活，适用于工厂企业和教学。
用labview设计的电子秤
1 设计任务描述1.1 设计题目：基于Labview的智能电子秤设计1.2 设计要求1.2.1 设计目的1.2.2 基本要求（1）掌握NI-DAQ使用方法。
（2）了解电子秤的测量原理及方法。
（3）能够测量重量，显示重量和收费。
能够设置量程和输入单价。
1.2.3 发挥部分电子秤的前面板上有数字小键盘，该小键盘能为电子秤输入单价。
2 设计思路根据此次课程设计的要求，通过自上而下的设计思路，设计该电子秤：（1）利用NI公司提供的数据采集卡和Labview开发数据采集程序，将传感器传过来的电压模拟信号变换成数字信号。
采集到得数字信号必定和施加到传感器上的压力有了一定的线性关系，压力又与重量有相等的关系，那么这个数字信号就和重量有线性关系。
并且，设计无论选择那个量程传感器所传给采集卡的电压都是0——4V的电压信号。
（2）通过这个数字信号在程序中转变成相应的重量g或kg。
（这个数字信号通过乘以对应的数值来完成。
）在利用【格式化写入字符串】自VI将单位g或kg加到该重量数值后面，构成称重的结果通过【字符串显示控制】把重量在前面板上显示出来。
（3）数据小键盘输入货物的单价。
单价的单位由所选择的量程自动决定是“元/g”还是“元/kg”。
也是通过【格式化写入字符串】把单价值以他的单位合成，通过【字符串显示控制】把单价在前面板上显示出来。
（4）将单价乘以重量得到应付款数。
在利用上面说的【格式化写入字符串】把应付款数以他的单位合成，通过【字符串显示控制】把单价在前面板上显示出来。
（5）通过按【付款】键把消费信息存入计算机D盘中的Excel中，留作日后查看时备用。
（6）当数字信号高于4V时，报警。
以此来提示销售者量程选择过小。
以免算坏传感器。
3．设计方框图设计方框图展现出的是设计电路的主要框图，在设计时主要实现的功能和流程，简单易懂，在设计框图中需要体现出电路的设计思想。
4 程序流程图5 各部分设计及参数计算5.1各部分电路设计5.1.1 DAQ 数字采集小助手的设计：图5-1 DAQ 子VI 示意图设置DAQ 为输入电压信号，选择范围为0V 到5V ，选择通道1。
基于LabVIEW的动态称重系统的设计
基于LabVIEW的动态称重系统的设计魏丽【摘要】The author of this paper has designed a LabVIEW-based dynamic weighing system to measure the dynamic weight of solid bulk materials on a working single-roller conveyor belt,in which weighing sensors are used to continuously sample the pressure on the roller of the conveyor belt and eddy current sensor to measure the instantaneous speed of the roller shaft.On the basis of these two voltage signals the instantaneous weight and cumulative weight of the material can be calculated with the speed method.In this system,virtual instrument technology is applied to achieve the acquisition and conditioning of the signal,and LabVIEW is employed for calculation and display.This system is characterized by simple working principle,great precision,easy oper-ation and high practical value.%为测量单托辊传送带在传输状态下固体散料的动态重量，采用称重传感器连续采样计量区段传输带托辊所受到的压力，用电涡流传感器测量放大后的辊轴瞬时速度，将采集的两路电压信号调理后，用测速法计算物料的瞬时重量和累积重量。
基于LabVIEW的虚拟电子称设计
基于LabVIEW的虚拟电子称设计作者：聂辉秦实宏来源：《数字技术与应用》2018年第01期摘要：本文利用虚拟仪器软件LabVIEW作为开发平台环境，设计了一个基于虚拟仪器LabVIEW的电子秤系统。
该套电子称系统采用了模块化的设计思路，将本设计分为软件部分和硬件部分两大块。
其中，硬件部分包括测量传感器电路、信号调理电路两大部分，软件模块分为登录、曲线显示、数据显示及保存四大部分。
通过软、硬件结合的设计可以实现在通过对于物体重量的测量到LabVIEW虚拟仪器的显示，并且可以保存测量到的相关数据，用于以后进行查看和分析。
通过这种设计与传统台秤比较，具有灵活性高，实用性高等特点，能够获取测量的过程数据，而传统电子秤不能获得过程数据，也不能保存以前的数据。
关键词：电子称；数据采集；LabVIEW中图分类号：TH715.193 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0168-021 虚拟仪器硬件设计当开始采集信号时，放下重物，放在布置好装有压力传感器的托盘上时，压力传感器就会受力发生变化，使得它的电阻值也跟着发生了变化。
这时通过设计的电桥，可以得到一个微弱的电压变化。
这时就需要放大电路来发挥功能，放大电路将微弱的电信号进行放大。
放大之后会在CH2端输出一个信号，这个信号与原始信号相比仅仅在大小上发生了变化，保留了信号的原始信息。
这个信号与原始信号的大小有一个线性的比例关系。
这时候信号将要进入抗干扰电路，通过调节电位器RX4的调节，U8D输出端会得到经过放大后的信号。
我们再通过调节电位器RX5，可以用来调节整个电路系统的对称性。
通过这种方法，初步完成了抗干扰的设计。
设计出主电路如图1所示。
1.1 传感器电路电阻式应变传感器的应用是非常广泛的，它在受到压力时会产生形变，这会带动它自身安装的压力应变计也跟着变化。
这样一来，传感器的电阻就随压力发生了变化，达到测量的要求。
但是这种传感器也有其局限性，当形变太大时，电阻的变化值就不再是线性的了，那么就无法完整实现传感器的功能。
基于LabVIEW的电子_秤的设计毕业设计论文
毕业设计论文题目：基于LabVIEW的电子秤的设计基于LabVIEW的电子秤的设计研究摘要随着科学技术的进步，对测量技术的要求越来越高。
电子测量技术在各个领域得到了越来越广泛的应用。
传统的电子测量仪器由于其功能单一，体积庞大，己经很难满足实际测量工作中多样性、多功能的需要。
以虚拟仪器为代表的新型测量仪器改变了传统仪器的思想，它们充分利用计算机强大的软硬件功能，把计算机技术和测量技术紧密结合起来，是融合了电子测量、计算机和网络技术的新型测量技术。
特别是基于计算机平台的各种测量仪器由于成本低、使用方便等优点得到了更广泛的应用。
本设计是结合传感器技术、数据采集技术和虚拟仪器技术开发设计了一种基于LabVIEW的电子秤，该系统采用普通PC 机为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW 为软件开发平台，将被测重量转换、处理、进行数据采集，实时进行处理、显示。
关键词：电子秤；虚拟仪器；LabVIEWDesign of the intelligent electronicsteelyard based on LabVIEWAbstractWith the development of science and technology,the requirement on measurement technology is getting more and more important.The application of electronic measurement technology has extended to more fields than before.Due to limited functions and big size,traditional electronic measuring equipments are no longer suitable to common purposes.The rapid development of integrated circuit and computer technology gives birth to a new kind of instrument,Virtual Instrument(VI).As a result,the testing cost increases by a wide margin.In recently years,a new measure technology that combines the technology of electron,technology of computer,technology of network,is developed and this new technology is named VI.Especially various measuring instruments based on computer,they are more widely used because of their excellence such as:lower cost,easily used,etc.This design is to develop and design a kind of electronic steelyard based on LabVIEW，which combines the sensor technology，data gathering technology and the national instrument technology, the system used for ordinary PC-host, the use of graphic visual test software for LabVIEW software development platform, the weight will be tested Conversion processing of data acquisition, real-time processing and manifesting.Key words: electronics steelyard; virtual instrument; LabVIEW目录摘要 (II)Abstract (III)第一章引言 (1)1.1 研究背景 (1)1.1.1 称重技术和衡器的发展 (1)1.1.2 电子秤的发展状况 (2)1.2 本章小结 (3)第二章电子秤的功能、分类及现状 (4)2.1 电子秤的系统构成及其使用功能 (4)2.2 电子秤的分类 (5)2.3 电子秤的现状 (5)2.4 本章小结 (8)第三章虚拟仪器和LabVIEW简介 (9)3.1 虚拟仪器 (9)3.1.1虚拟仪器的发展史 (10)3.1.2虚拟仪器的主要特点 (12)3.1.3虚拟仪器的现状 (13)3.1.4虚拟仪器的发展方向 (13)3.2 LabVIEW语言 (14)3.2.1 LabVIEW使用的优势 (15)3.2.2 LabVIEW的图形化程序设计 (16)3.2.3图形化的程序设计的步骤 (16)3.3 本章小结 (17)第四章基于LabVIEW的电子秤设计 (19)4.1 电子秤的硬件设计 (20)4.1.1 传感器 (20)4.1.2 信号调理电路 (21)4.1.3 数据采集 (23)4.1.4 PCI-6221数据采集卡 (27)4.2 电子秤的软件设计 (28)4.2.1 前面板登录界面设计 (29)4.2.2 前面板界面设计 (29)4.2.3 程序框图设计 (30)4.3 波形和数据显示 (33)4.4 本章小结 (36)总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)第一章引言1.1 研究背景质量是测量领域中的一个重要参数，称重技术自古以来就被人们所重视。
基于LabVIEW的扭振测量仪开发
放大
29
即可求出经过每一个齿轮分度的扭转角度， 通过积 分即可计算轴系角振动。设轴系旋转一周的时间为 tc， 则平均转度为： nc = 60 （r/min ） （1 ） tc 或 nc = 1 N
N
0.0002
0.0004 Time
0.0006
0.0008
ti+1 … yi+1 … 零点位置 0.0001 0.000125
-2 5E-5
7.5E-5 Time
图2
原始信号局部放大图
乙
0
Tj
j
θidt = Σ 6 （ni - nc）Ti
i=1
（j= 1 ， 2， 3， …， nN ）
（4 ）
3
3.1
信号处理方法
多项式插值 [4]
所示， 图中 ti 与 ti +1 为 “－ ” ， “+ ” 变化的时刻值， yi 与 yi+1 为这两个时刻所对应的纵坐标值， 如果在 ti 与 ti+1 之间插入 n 个点， 那么插值间隔为 Δt/n。 对图 2 中的 数据进行 32 点插值后局部原始波形如图 3 所示。
2， 3， …， N） Σ n（r/min）（i =1 ，
i i=1
（2 ）
1 Amplitude 0 -1
图1
Δt
瞬时转速原始信号
插值区域 … ti … yi
测出转 n 个周期的时间为 T， 则 其中 N 为齿轮齿数， 齿轮经过每个齿轮分度时轴向前 （或向后） 的扭角 为： θi =6 × （ni - nc）× Ti （3 ） 式中 Ti 为经过每个齿轮分度所用时间， 则可计算齿 轮转过 j 个齿轮分度时轴向前或向后的扭角为： θj =
基于LabVIEW的虚拟电子称设计
1681 虚拟仪器硬件设计当开始采集信号时,放下重物,放在布置好装有压力传感器的托盘上时,压力传感器就会受力发生变化,使得它的电阻值也跟着发生了变化。
这时通过设计的电桥,可以得到一个微弱的电压变化。
这时就需要放大电路来发挥功能,放大电路将微弱的电信号进行放大。
放大之后会在CH2端输出一个信号,这个信号与原始信号相比仅仅在大小上发生了变化,保留了信号的原始信息。
这个信号与原始信号的大小有一个线性的比例关系。
这时候信号将要进入抗干扰电路,通过调节电位器RX4的调节,U8D输出端会得到经过放大后的信号。
我们再通过调节电位器RX5,可以用来调节整个电路系统的对称性。
通过这种方法,初步完成了抗干扰的设计。
设计出主电路如图1所示。
1.1 传感器电路电阻式应变传感器的应用是非常广泛的,它在受到压力时会产生形变,这会带动它自身安装的压力应变计也跟着变化。
这样一来,传感器的电阻就随压力发生了变化,达到测量的要求。
但是这种传感器也有其局限性,当形变太大时,电阻的变化值就不再是线性的了,那么就无法完整实现传感器的功能。
在小的形变时,也会出现不稳定的信号,所以一般这种传感器都是在控制技术中应用的。
综合考虑之后,本次应用的传感器是电阻应变式传感器。
当电阻应变式传感器感受到外力,即本次实验的外加重物时,就会因为受到压力,使得电阻值的大小发生变化。
1.2 放大电路信号放大电路有几个方面的作用。
首先太小的信号难以被采集,只有将其放大到一定程度之后才好被采集系统所采集。
其次,放大不会破坏信号的原始数据,再放大后,甚至可以将一些原本可能被采集系统忽略掉但是却非常重要的数据采集到。
放大电路提高了数据采集的灵敏度。
同理当产生的输入信号幅值太大时,同样会给采集系统带来困扰,这时候就要对信号进行衰减处理。
同样的,衰减只对信号的倍率大小产生影响,不会破坏其自身的数据。
使用的LM324是四运放集成电路,它是采用14脚双列直插塑料封装,它的内部含有四组运算放大器。
基于LabView的一款扭矩检测装置的开发
波特率为9 600，数据位为8，校验位为2，停止位为10。 2）LabView向PLC发送读数据命令串“68 1B 1B 68 02 00
Sheji yu Fenxi◆设计与分析
13接正时电机反转。利用PLC与两个中间继电器的组合（图4）， 控制伺服电机的正反转。
表2 加载、卸载转换为输出数值对应表
加载 0 1 0 1
卸载 0 0 1 1
转换输出的二进制数 0 1 2 3
图4 PLC与中间继电器的接线 3.3 PLC程序设计
根据PLC输出0～10 V及伺服电机需要正反转要求，利用 中间继电器实现电压的正反向（即转换为-10～+10 V），控制 电机转速（-3 000～+3 000 r/min）。本设计需要伺服电机输出 转速为500 r/min，经减速机减速后为5 r/min，根据比例计算 需要PLC输出1.562 5 V电压，对应PLC的数字量为5 333（表1）， 编制PLC程序（图5）。
表1 伺服电机转速与PLC模拟量对应表
伺服电机转速 0 3 000 r/min 500 r/min（本设计需要设置的转速）
PLC 数字量 0
32 000
5 333
PLC 模拟量 0
10 V
1.562 5 V
01 84 00 03 20 8D 16”，其中“03 20”指的是VW100，该条指令 的功能是读取VW100中的数据。
3）设置等待时间0.3 s。 4）PLC返回信 息“E5”后，LabView发 送 指令10 02 00 5C 5E 16。 5）设置等待时间0.3 s。 6）读取VW100中的数据，并进行编辑。 7）显示 采 集 到 的 力 矩 随 时 间 变 化 曲 线 ，并 对 采 集 到 的 力 矩值建立数组，选择数组的最大值，即为最大力矩。 （4）编制LabView程序，控制PLC输出开关： 1）向PLC发指令“68 20 20 68 02 00 7C 32 01 00 00 00 00 00 0E 00 05 05 01 12 0A 10 02 00 01 00 00 82 00 00 00 00 04 00 08 00 87 16”，功能是将PLC的Q0.0～Q0.7端口置0，伺服电机 处于停止状态。 2）向PLC发指令“68 20 20 68 02 00 7C 32 01 00 00 00 00 00 0E 00 05 05 01 12 0A 10 02 00 01 00 00 82 00 00 00 00 04 00 08 03 8A 16”，功能是将PLC的Q0.0及Q0.1端口置1，实现伺服 电机正转。 3）向PLC发指令“68 20 20 68 02 00 7C 32 01 00 00 00 00 00 0E 00 05 05 01 12 0A 10 02 00 01 00 00 82 00 00 00 00 04 00 08 05 8C 16”，功能是将PLC的Q0.0及Q0.2端口置1，实现伺服 电机反转。
基于Labview的电子秤设计
基于Labview的电子秤设计作者：熊强强耿健来源：《中国新通信》2017年第03期【摘要】设计了一套基于虚拟仪器Labview的电子秤系统。
该套电子称系统采用了模块化的编程思想，利用虚拟仪器Labview作为开发平台环境，具体分为软件部分和硬件部分两大块，其中，硬件部分包括测量传感器电路、信号调理电路、以及数据采集电路三大部分，软件模块分为登录、配置、图形显示以及数据显示四大部分。
通过以上软、硬件的设计可以实现在通过对于物体重量的测量到Labview虚拟仪器的显示，并且能够保存相关的数据，以便以后进行查看和分析。
【关键字】电子秤虚拟仪器数据采集 Labview一、引言在当今这种快节奏的环境中，科学技术的不断进步和人们生活的需要使得电子秤的功能和作用不断的扩大。
电子秤已经远远不是满足于简单的称重的功能，应当会朝着智能化、信息化的方向发展，故此，设计一款性能优秀、价格适中的电子称也就成为了各大高校、科研院所的一个热门话题。
二、硬件设计2.1 硬件总体方案电子秤中，就硬件部分而言，其组成结构主要由测量重量并且传输压力信号的传感器电路、信号转换和数据采集的电路，以及最后计算机上的数据处理软件。
2.2 全桥测量电桥在全桥型的测量电路中，需要将受力性质相同的两个电阻应变片相互连接在电桥的对边，如果电阻应变片的初始电阻值为R1=R2=R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压Uout=KEε。
桥式测量电路包括四个电阻，电阻应变片电阻可以是这四个电阻中的任何一个，电桥的两个对角线分别接入工作电压U和输出电压Uo。
2.3 三运放电路本次试验设计中，我们采用的是三运放大电路，其主要的元件是三运放大器。
一般情况下，在很多需要使用A/D转换和数字采集的单片机系统中，传感器所输出的模拟信号比较微弱，所以需要通过一个放大器对模拟信号进行一定程度的放大，来满足A/D转换器对输入信号电平的要求。
2.4 数据采集卡PCI-6024E 数据采集卡支持DMA方式以及双缓冲区模式，这样就能够保证对信号进行连续的测量和收集。
基于labview的电子称系统
基于labview的电子称系统1虚拟仪器介绍用labview开发出的应用程序被称为VI(virtual instrument,即虚拟仪器)。
VI是由图标、连线以及框图构成的应用程序，由front panel(前面板)和block diagram(两部分构成)。
前面板是应用程序的界面，是人机交互的窗口，主要由controls（控制量）和indicators（显示量）构成。
后面板是VI的代码部分，也是VI的核心。
后面板主要由图标、连线和框图构成，这些图标、连线和框图实际上是一些常量、变量、函数、Vis，正是它们构成了VI的主体。
在LabVIEW的用户界面上，应特别注意它提供的操作模板，包括工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和函数（Functions）模板。
（如图2－2）这些模板集中反映了该软件的功能与特征。
（1）工具模板（Tools Palette）该模板提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具。
如果该模板没有出现，则可以在Windows菜单下选择Show Tools Palette命令以显示该模板。
当从模板内选择了任一种工具后，鼠标箭头就会变成该工具相应的形状。
当从Windows菜单下选择了Show Help Window功能后，把工具模板内选定的任一种工具光标放在流程图程序的子程序（Sub VI）或图标上，就会显示相应的帮助信息。
（2）控制模板（Control Palette）该模板用来给前面板设置各种所需的输出显示对象和输入控制对象。
每个图标代表一类子模板。
如果控制模板不显示，可以用Windows菜单的Show Controls Palette功能打开它，也可以在前面板的空白处，点击鼠标右键，以弹出控制模板。
（3）功能模板(Functions Palette)只有打开了流程图程序窗口，才能出现功能模板。
该模板上的每一个顶层图标都表示一个子模板。
若功能模板不出现，则可以用Windows菜单下的Show Functions Palette功能打开它，也可以在流程图程序窗口的空白处点击鼠标右键以弹出功能模板。
基于labview小型称重系统设计实验报告
9
OP07CP
图中 U1、U2、U3、U4 指代的是同一电压 U（因考虑电路绘制的 方便及电路元件的符号不能重复，所以分开标号） ，它用来模拟物体 重量 m。由以上分析可知采用全桥电路能够有比较好的灵敏度，并且 不存在非线性误差， 所以由四个应变片两个受拉两个受压可组成全桥
电路，应变片的受拉受压情况如图中标注。 图中，RW1 为一调零电位器，用来调节电桥平衡。图中用了电阻 并联法进行电桥调零。电阻 R5 决定可调的范围，R5 越小，可调的范 围越大，但测量误差也大。R5 可按下式确定：
R (1 2 ) R
式中： μ—材料的泊松系数；ε—应变量。 通常把单位应变所引起电阻相对变化称作电阻丝的灵敏系数，对
于金属导体，其表达式为：
所以：
在外力作用下,应变片产生变化,同时应变片电阻也发生相应变 化。当测得阻值变化为△R 时，可得到应变值ε，根据应力与应变关 系，得到应力值为
式中：△r1 为 R2 与 R4 的偏差；△r2 为 R1 与 R3 的偏差；此处 的电阻值指应变片的初始阻值。 图中，RW2 为增益调节电位器；RW4 是放大电路调零电位器。电 路中所选用的放大器是 OP07CP，它是一种低噪声、低偏置电压的运 算放大器。而且二极管 D3、D4 可对电路起到保护作用。 此外，当采用交流电供电时，由于导线间存在分布电容，这相当 于在应变片上并联了一个电容，为消除分布电容对输出的影响，可采 用电容调零，如图为采用阻容调零法的电桥电路，该电桥接入了“T” 形 RC 阻容电路，可调节电位器使电桥达到平衡状态。
6
7
1
8
U4
6
1.5k¦ ¸ 16 4 R26 2k¦ ¸
12
R11 2k¦ ¸ 14 C1 R12 10k¦ ¸ 10nF R13 20k¦ ¸
基于LabVIEW的虚拟电子称设计
基于LabVIEW的虚拟电子称设计
聂辉;秦实宏
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2018(000)001
【摘要】本文利用虚拟仪器软件LabVIEW作为开发平台环境,设计了一个基于虚拟仪器LabVIEW的电子秤系统.该套电子称系统采用了模块化的设计思路,将本设计分为软件部分和硬件部分两大块.其中,硬件部分包括测量传感器电路、信号调理电路两大部分,软件模块分为登录、曲线显示、数据显示及保存四大部分.通过软、硬件结合的设计可以实现在通过对于物体重量的测量到LabVIEW虚拟仪器的显示,并且可以保存测量到的相关数据,用于以后进行查看和分析.通过这种设计与传统台秤比较,具有灵活性高,实用性高等特点,能够获取测量的过程数据,而传统电子秤不能获得过程数据,也不能保存以前的数据.
【总页数】2页(P168-169)
【作者】聂辉;秦实宏
【作者单位】武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉 430205;武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉 430205
【正文语种】中文
【中图分类】TH715.193
【相关文献】
1.基于Multisim和LabVIEW的虚拟电子称 [J], 高宇飞;牟海维;张勇;吕秀丽
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3.基于Labview虚拟仪器的导电滑环检测系统设计与研究 [J], 吕斌;戴飞;王艳芬;周曾炜;吴海红;严枫
4.基于LabVIEW的测试技术与信号处理虚拟实验平台设计 [J], 侯鹏亮;田晓峰;段文锐;梁振宇;何宇杰
5.基于labview的通信原理虚拟实验系统设计 [J], 刘叶锋;周楚婷;朱海荣
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精品课件-LabVIEW编程与项目开发实用教程-第12章智能电子秤的设计与应用
通过本项目的设计、实施，要求学生 ： （1）了解惠斯通电桥电路，掌握应变式传感器的使用； （2）掌握用自定义控制设计界面的技巧； （3）掌握使用NI-DAQmx实现模拟信号的生成与采集程序的编 写； （4）了解双循环结构、掌握事件结构的使用； （5）了解并熟悉状态机的架构及程序设计。
12.2 项目分析
金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻
2．电桥电路 称重检测元件上最常用到的调理电路就是惠斯通电桥。常
见的惠斯通电桥由四个相互连接的电桥臂和激励电压VEX组成， 如图12-1所示。桥路上的四个电阻叫做电桥的四个臂，称为有 效传感元素。基于电桥的传感器可通过惠斯通电桥中一个或多 个电阻阻值的变化，测量各种物理现象（例如，应变、温度或 力）。
ห้องสมุดไป่ตู้
12.4 任务二 数码管显示控制
12.4.1相关知识 12.4.2数码管显示子VI设计 1．前面板 2．程序框图
12.4 任务二 数码管显示控制
12.4.1相关知识
常见的LED数码管为
“8”字型的，共计8段，
每一段对应一个发光二
极管。这种数码管显示
器有共阴和共阳两类，
如图12-4所示。共阴极
LED数码管的发光二极管
2．程序框图
在本项目中，
数码管作为共阴数码管。
在程序设计中应将所得到 的重量数值分离出百位、
十位和个位数值，数值范
围为0~9。
通过分支结构将对应的8
个布尔值输出给数码管簇， 如图12-8所本示V。I将作为子VI来使用，将被 其它VI调用，所以需要特别设置子VI的
LED数码管共计8段。因此提供给LED数码管的段码（或字型
码）正好是8位。在使用中，一般习惯以“a”段对应段码字节
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２０ ０ ７年 ８月
湖 北 教 育 学 院学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｂ ｉ ｎ ｔ ｕｅ ｏ ｄ ｃ ｔ ｎ ｏ ｒ ａ ｆＨｕ ｅ ｓｉ ｔ ｆＥ ｕ ａｉ Ｉ ｔ ｏ
Ａｕ ２０ ｇ． ０７
第２ ４卷第 ８期
Ｖ０． ４ Ｎ ． １２ Ｏ ８
统、 数据采集 系统 （ 主要 由数据采集卡与计算 机组 成 ） 静电反 、 馈控制系统 （ 由两个面积相 同的镀金金属极板组成 ） 及真空系 统等部分组成 。扭秤通过一 根直径为 ２ ｔｎ的钨丝悬挂在 真 ５ｕ 空容器中 ， 当扭秤 受外力 矩作 用时水平 方 向的偏 转角度将 发
生变化 ， 扭秤测量 弱力 的变化可 由下 面的公式得到 ：
文章编号 ：０７—１８ （０ ７ ０ ０ ６ ０ １０ ６ ７ ２０ ） ８－ ０ ２— ３
作 为一种 高灵敏 度的弱力 检测工具 ， 密扭秤 已被广 泛 精
两个相同质量的表面镀金后的检验质量等组 成） 光 电探测系 、
应用于万有引力和 电磁力等弱力 的精 密测量及 材料特性研 究
等多领域 。ｌ 扭秤可 以绕着悬丝在水平 面内 自由转动 ， 以探测
以图形化 编程语 言为基 础设 计虚拟 仪器 的软件 开 发环境 ， 从
简单 的仪器控 制 、 据实 时采集 到过程 控制 和工 业 自动化 系 数
统到处可 见 Ｌｂ ＩＷ 的应用 ， ａ ＶＥ 因此 ， 它广泛地被工业 界 、 术 学 界和研究实验室所接受 ， 被视 为一个标 准的数据采集 、 处理 和 仪器控制软件 。
基 于 Ｌｂ ＩＷ 的扭 秤 的控 制 设 计 与实现 ａＶＥ
冯 国 强
（ 湖北 第二 师 范学 院 物理 与 电子 工程 系，武 汉 ４ ００ ） ３２５
摘要： 针对精 密测量 实验 中应用广泛的扭秤 ， Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 为软件开发平 台， 以 ａＶ Ｅ 设计 了一个利用 ＰＤ控制对扭秤 实时反馈 Ｉ
控 制和数据 采集 系统 。将该设计应 用到扭 秤实验 中， 实验测试表 明， 系统成功 的 实现 了对扭 秤的 实时控 制， 该 并且 具 有 界面简洁、 易于调试等特点。
关 键 词 ： 秤 ； 馈 控 制 ；Ｉ Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 扭 反 ＰＤ；ａＶ Ｅ
中图分类号 ：Ｐ ７ Ｔ ２３
文献标 识码 ： Ａ
ＡＦ ＝ｋ ／ ， Ａ０ ｂ
作用于检验质量的水平方向的待测外 力。扭秤的静 态工作 模
式是通过 检测在待 测外力 矩的作 用下扭 秤平 衡位 置 的偏转 ， 从而测量 出外力 的大小 ； 利用扭 秤检 测弱 力的 另一种 方案 是
利用静 电反馈 控制系统将扭秤 控制在其 自由振荡 的平 衡位 置
不动 ， 由反馈 电压的变化得 出扭秤系统所受外力 的变化 。 而 Ｊ
上式 中 ｋ为钨丝的扭 转系数 ， ｂ为秤杆 的半杆长 ， ０ 弱 △ 为 力 改变 时扭秤 在水平 方向的偏 转角度。 实验时 ， 整套扭秤与控制系统被置 于真空环境 中， 通过激
Ｌｂ Ｉ Ｗ 作为开发虚拟 仪器 的软件 代表之 一 ， 是一 种 ａ ＶＥ 它
光 笔发 出一束 激光入 射到小 反射 镜上 ， 反射 光束 经调 整后进
入光电探测 系统 ， 当扭秤受到水平方 向的外力作用 时 ， 扭秤发 生偏转 ， 反射激光束随之在水平方 向偏转 ， 最终其偏 转角度经
光 电探测系统检 测 ， 计算 机数 据采集 系统 采集 和 ＰＤ控制 经 Ｉ 算法分析处理得 到反馈控 制电压 Ａ 此输 出电压 Ａ Ｕ， Ｕ和 一正 偏压 Ｕ 合成得到两路反馈 电压 Ｕ（＋）＝Ｕ Ａ 。 。＋ Ｕ及 Ｕ 一）＝ （ Ｕ一 。 ＡＵ， 经数据采集卡 的 Ｄ Ａ转 换后 ， ／ 分别 送到一对 反馈 电 容极板 ， 两路 反馈 控 制 电压 的作 用下 ， 秤 的外 力矩 被 补 在 扭 偿 ， 秤最后 通过 电容反馈 控制 系统被 控制 在它 自由振荡 的 扭
平衡位置上 。
２ 数 据 采 集 及 反 馈 控 制 系统 设 计
本文 以 Ｌ ｂ ＩＷ 为软 件开发 平 台 ， ａＶ Ｅ 采用 Ｎ 公 司数 据 采 Ｉ 集卡 （ Ａ ， Ｄ Ｑ） 设计了一种基 于 ＰＤ控制算 法并 利 用静 电反馈 Ｉ 控制对扭 秤实时控 制和 数据采 集处理 系 统， 该设 计方案 应 将 用到扭秤的控制测试实验 中， 最后 实验结果 表明 ： 该数据 采集
收 稿 日期 ： ０ ７— ６—０ ２０ ０ ４
图 １扭秤与静电反馈控制系统原理 图 整个实验 系统 由扭秤 系统 （ 主要 由钨 丝、 反射镜 、 小 秤杆 、
・
作者 简介 ： 国强（ ９ ９一） 男， 冯 １７ ， 湖北孝感人 ， 助教 ， 士 ， 硕
与控制系统能较好地对扭秤进行实时控制及实验数据存储 。 １ 扭秤与静电反馈控制系统的工作原理 在 至更 小的弱力 ， 因此 很多精 密实 验都选 择扭 秤作 为检 测
扭秤在水平方 向的偏 转角度经 光电探测 器转化为 电信号 后， 通过数据 采集 卡实 时 采集 ， Ｌｂ ＩＷ 软件平 台 对数 据 经 ａ ＶＥ 实时分析与存储 ， 然后 通过 ＰＤ控 制算 法处理后 输 出反馈 控 Ｉ 制电压 ， 最终达 到将 扭秤 控制在 平衡 位置 的 目的。整个 数据 采集及 控制设计程序分为数据 采集模块 、 Ｉ ＰＤ控制程序运算模
块及反馈 控制电压输 出等三大模块 。
弱力 的工具 。４加静 电反 馈控 制的扭 秤 系统 设计 装置 如 图 １ Ｌ ｊ
所示 。
２ １ 数 据采集模块 。在数 据采集 模块 中 ， ． 实验数 据通过 数据 采集 卡进行 多 通 道数 据 采集 ， 关 的采样 参 数 包括 ： 相 采样 通 道 、 频率和采样点数 。 实验中光 电探测 器输出两路信 号 采样