测力计电子课程设计报告

电子课程设计
班级：电科1101 XX：赵强
学号：1110940124
成绩：
一、设计题目：小型称重装置
二、设计目标：利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。

硬件
局部在Multisim中仿真设计，由LabVIEW虚拟仪器完成软件显示与分析局部。

三、设计思路：
测量电路的原理与设计
1、在multisim中设计出应变片的仿真模型和测量电路。

测量电路包括综合电路的设计和综合电路的仿真。

电压V用来模拟物体质量m。

2、LabVIEW虚拟仪器的设计
〔1〕在LabVIEW中用G语言编程设计显示模块，直接显示称重值。

〔2〕将设计好的子VI模块图标导入到Multisim中。

四、电路原理图
质量（g）
图一四臂电桥电路模拟应变片
图二信号放大电路
五、原理分析：
1、电桥电路
〔1〕为应变片建模
用四个压控电阻建立四臂电桥电路来模拟应变片。

应变片电阻值变化与物体质量关系：
△R/R=Ko*mg/(E*S);
根据应变片常用的材料〔康铜〕，
取K0=2，E=16300kg∕mm2，s=100mm2 ，R=348
Ω,g=9.8m∕s，ΔR=[〔2×9.8×348〕∕〔16300×
100〕]m=4.185m/1000。

R=348欧姆模拟的是不受压力时的电阻R，压控电阻用
来模拟电阻值的变化ΔR，V可以理解为物体的质量m
〔kg〕。

当
V反接时，表示受力相反。

〔2〕电桥分析
Uo=(△R/R)*Ui
2、放大电路
如图二U1,U2,U3三个OP07组成仪表放大电路，其输入
为差分输入。

放大倍数A1=〔1+2*R3/〔R1+R2〕〕*(-(R8+R9)/R5)
约等于25；
U4组成反向比例运算电路
放大倍数A2=-〔R11+R12〕/R10;
约等于2；
整个信号放大电路的放大倍数A=A1*A2，约为50倍。

六、仿真：
图三直流传输特性图
如图可见输出电压变化与输入电压变化〔质量变化〕线性度较好。

图四测力计前面板
图五测力计程序框图
图六labview与multisi联合仿真(40g重物仿真)
七、实验结果和结论
表一仿真结果
利用最小二乘法可以算出Uo=118.3△R;再利用△R/R=Ko*mg/(E*S); 取K0=2，E=16300kg∕mm2，s=100mm2 ，R=348Ω,g=9.8m∕s，可以计算出Uo与m的关系Uo约等于49.55倍的m。

八、PCB图
九、总结
1) 在分析过程中，分析电桥局部电路原理，没有采用单臂电桥，
因为发现灵敏度不够高，而如将电桥四臂接入4个应变片，两
个受拉，两个受压，构成全桥差动电路，灵敏度提高了4倍。

并且不存在非线性误差。

2) 实验中采用仪用放大电路和比例放大电路，而不是一般的放
大电路，因为仪用放大电路的第一级是差分放大器，可以滤掉
噪声，降低漂移，这对于后面提取信号，分析综合电路工作点
具有重要意义。

而比例放大电路将信号反相且放大。

3〕在接口电路的设计与编译中，遇到无法找到有些局部数据的设置窗口以及设计好的子VI导入到multisim中时，不要心慌，一般是因为是软件版本的不同，造成无法翻开有些数据设置窗口，所以在做实验过程中也不用一味按照书本上得步骤来，可以通过查阅其它书籍的方式来完成课程设计。

Multisim软件界面形象直观，操作方便，分析功能强大，易学易用。

作为电子信息科学与技术专业的本科生，应该学会利用该软件来完成我们的电路分析和工程设计，它可以提高设计效率，减少设计系统开发时间。

本次设计通过Multisim对应变测量电路进展仿真设计，电路的输出电压经LabVIEW虚拟仪器仿真后，
可直接显示重量值、应变值及其他参数信息，使设计目的明确，显示详细；而且，通过软件设计的显示模块在准确度上比硬件更强，更不易受干扰。