电子天平的电磁平衡工作原理

电子天平的工作原理

电子天平利用电磁力平衡原理实现称重，工作原理如图1所示。称盘加载前，天平处于初始平衡状态。称盘加载后，天平处于不平衡状态。在被称量物体的重力作用下，遮光片产生向下的位移，使得光敏二极管D2感应到D1发出的光，光信号经光电检测电路转换为电压信号。电压信号通过PID调节，向动圈（可动线圈）提供一个与被称物体的质量m成正比的电流I。动圈在永磁体的磁场作用下，将产生向上的力F，使遮光片向上移动。遮光片向上移动后，光电检测电路的输出电压减少，PID积分环节使流经动圈的电流I继续增大，直至遮光片恢复到初始平衡的位置，实现电磁力自动补偿。

图1 电子天平工作原理图

动圈电流I在永磁体磁场作用下产生的力F与被称量物体的重力相等，天平处于平衡状态。于是有：

==(1)

F BIL mg

上式中，B为永磁体气隙中的磁感应强度，L为动圈的导线长度，g为重力加速度。由（1）式可得：

=(2)

/

m BIL g

当B、L和g一定时，通过测量I，即可间接测量被称量物体的质量。

参考文献：

杨敏. 基于MSP430F449的智能电子分析天平设计[D]. 湖南大学, 2009,7-8.