自动检测技术项目一电子秤的力测量系统任务四一教程文件
自动化传感器实验报告四--直流全桥的应用——电子秤实验
广东技术师范学院实验报告学院：自动化专业：自动化班级：08自动化成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：实验二项目名称：直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
二、基本原理电子秤实验原理与实验三相同，利用全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始的电子秤。
三、需用器件和单元传感器实验箱（二）中应变式传感器实验单元，应变式传感器实验模板、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．按实验一中的步骤2，将差动放大器调零，按图3-1全桥接线，打开直流稳压电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，使直流电压表显示为零。
2．将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节）使直流电压表显示为0.200V或-0.200V。
3．拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw1（零位调节）使直流电压表显示为0.000V。
4．重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可以称重，成为一台原始的电子秤。
5．把砝码依次放在托盘上，填入下表4-1。
表4-1电桥输出电压与加负载重量值6.误差：0% 非线性误差：0%五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
六、实验报告要求1．记录实验数据，绘制传感器的特性曲线。
2．分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度，应采取哪些措施。
答：环境因素和实验器材的校正不准会导致非线性误差增大。
通过多次校正，调节变位器可消除或减少误差。
若要增加输出灵敏度可增加相形放大电路。
广东技术师范学院实验报告学院：自动化专业：自动化班级：08自动化成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：实验二项目名称：直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
测试信号实验——电子秤标定报告
静态标定实验报告一、实验目的1、了解电子称的称重原理；2、掌握测试系统的定标方法；3、掌握测试系统静态特性的分析方法。
二、实验原理1.称重原理: 利用传感器的应变特性, 传感器将感受到的力或力矩的变化转变成变化的模拟信号。
该模拟信号经放大调理电路, 再经采样转变成便于计算机处理的数字信号, 由CPU运算后, 根据键盘指令及程序将结果输出到显示器上。
2、在一定的标准条件下, 采用一定等级的标定设备对测试系统进行多次往复测试的过程通过对系统的静态测试, 得到输出量与输入量的函数关系。
三、实验步骤1、将电子称、电源和万用表连接成测试系统；接通电源后, 预热1分钟, 然后进行预平衡调试, 并使得在无外加载荷的情况出为0；按从小到大的顺序逐步加载荷, 共10级, 利用示波器和数字表读出输出电压信得到加载过程结果；然后, 从大到小, 逐级卸载, 直至为空载, 利用数字万用表读出输出电压信号加到卸载过程结果；2、重复步骤3和4, 得到5组加、卸载结果；关闭电源, 拆卸连接线, 将相应实验器材放置原位。
四、实验仪器电子称1台万用数字表1个电源1台五、实验结果1.标定曲线的绘制①实验数据列表: 加卸载过程标定曲线:① 2.标定系数及标定误差计算标定系数:标定曲线的斜率即灵敏度为1K 3.2443Uk==②定误差:标定曲线表达式:① 3.测试系统误差计算：某物体质量m=2.431kg, 电子称示数mo=2.448kg, 电压值U=3.225。
②最小二乘误差:③滞误差:综合误差:直接代数和:方和根:4、软件实现结果：将质量用电压的函数表示, 在labview中编程, 框图如下图示：。
自动检测数字电子称课程设计报告(DOC)
《自动检测技术课程设计报告》目录摘要 (2)一、设计任务 (3)1. 设计要求 (3)二、设计思路及原理框图 (3)2.1.设计思路 (3)2.2设计方案 (3)2.3基本工作原理框图 (4)三、系统方案 (4)3.1 传感器的选择 (4)3.1.1 电阻应变式传感器的组成以及原理 (4)3.1.2电阻应变式传感器的测量电路 (5)3.1.3三运放大电路 (6)3.2 ICL7107介绍 (7)3.2.1ICL7107工作原理： (7)3.2.2 ICL7107双积分模数转换器引脚功能、外围元件参数的选择 (8)3.2.3 ICL7107 A/D转换及译码电路 (10)3.2.4显示电路设计 (10)四、调试结果及分析 (11)4.1仿真测试 (11)4.2测试数据 (12)五、设计总结 (13)参考文献 (14)摘要本设计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。
本设计采用电阻应变式传感器是传感器中应用最多的全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。
放大后的模拟电压信号经过A/D转换电路变成数字量A/D转换电路采用A/D转换芯片ICL7107实现。
然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由四块分立的七段LED显示电路进行显示。
将设计好的电路利用Altium Designer软件进行电路图绘制，并用proteous进行仿真，具有一定的精度，从而证明了该电子称计方案可行。
关键词：电子称电阻应变片全桥 ICL7107一、设计任务1. 设计要求1.1制作一个具有数字显示功能的数字电子称；1.2调试数字电子称的各个单元电路及系统电路；1.3掌握数字电路的设计、组装与调试方法；1.4测量范围0-0.99kg（0-0.99V）1-1.99kg（1-1.99V）。
1.5直流电源输出的微弱信号，经放大后，由数模转换成数字量后，由数字显示电路显示。
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。
自动控制检测系统——电子称设计：设计任务书
6.修改完善整是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。随着计量技术和电子技术的发展，传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。
和传统秤相比较，电子秤利用新型传感器、高精度AD转换器件、单片机设计实现，具有精度高、功能强等特点。本课题设计的电子秤具有基本称重、键盘输入、显示、自定义量程报警功能。该电子秤的测量范围为0-5Kg，测量精度达到1g，有高精度，低成本，易携带的特点。电子秤采用液晶显示汉字和测量记过，比传统秤具有更高的准确性和直观性。另外，该电子秤电路简单，使用寿命长，应用范围广，不同的量程可以应用于商场、超市、家庭等场所，成为人们日常生活中不可少的必需品。
工
作
任
务
及
要
求
设计电子秤，其主要由电源、称重传感器、A/D转换器、单片机、键盘/开关、LCD显示器等部分组成。主要技术指标为：称量范围0～5kg。仪器主要功能有自检、去皮、自定义量程报警等。
参
考
文
献
[1]施汉谦，宋文敏·电子秤技术[M]·北京：中国计量出版社，1991
[3]李军，贺庆之·检测技术及仪表[M]·中国轻工业出版社
[4]曲波，肖圣兵，吕建平·工业常用传感器选型指南[M]·清华大学出版社
[5]顾理敏，宋玮·电子称[M]·北京：计量出版社，1982
[6]张锡富·传感器[M]·机械工业出版社
工
作
计
划
1.进行方案设计；
2.设计原理图，列出元器件清单，准备需要的元器件；
3.画出PCB板，焊接电路板；
4.进行单位电路调试，程序编写；
电子称的测量原理
电子称的测量原理电子称作为一种常见的计量工具，广泛应用于生活和工业领域。
它以电子技术为基础，通过一定的原理来实现对物体质量的测量。
本文将介绍电子称的测量原理，并探讨其工作机制和优缺点。
一、电子称的工作原理电子称的工作原理主要涉及三个方面：功率电变换、力传感和质量测量。
具体的工作流程如下：1. 功率电变换：电子称的测量系统首先将电源提供的交流电转化为稳定的直流电源，以供后续电子电路使用。
2. 力传感：电子称的关键部分是力传感系统，它通常由称重传感器和加载系统组成。
称重传感器是一种专门的装置，能够将物体的质量转化为对应的电信号。
加载系统则通过接触或非接触方式，将待测物体的重力转化为力，作用在称重传感器上。
3. 质量测量：通过测量传感器受到的力的大小，结合已知的质量校准数据，电子称可以计算出被测物体的质量。
二、电子称的工作机制电子称的工作机制是基于霍尔效应的物理原理。
称重传感器内部的电路包含一个或多个微小的霍尔元件，当传感器受到力的作用时，霍尔元件产生相应的电压变化。
具体而言，当被测物体放置在电子称上时，重力作用于加载系统，加载系统通过刚性连接将力传递给称重传感器。
在传感器内部，施加力会导致导体上电流分布的不均匀，从而在导体两端产生电势差。
这个电势差将被连接到电子称电路中的放大器，被放大后变为测量信号。
该信号被用于计算被测物体所产生的质量。
三、电子称的优缺点电子称相比于传统机械秤具有以下优点：1. 高精度：电子称采用了高精度的传感器和电子测量技术，能够提供更准确的质量测量结果。
2. 方便易用：电子称使用数字显示屏，直观清晰地显示测量结果，操作简单便捷。
3. 多功能性：电子称可以根据需要进行单位转换、扣除容器重量等操作，满足不同需求。
4. 超载保护：电子称通常具有超载保护功能，在超载时会发出警报或停止工作，有效保护设备和被测物体。
然而，电子称也存在以下缺点：1. 价格较高：相对于传统机械秤而言，电子称的生产成本较高，导致售价普遍较高。
项目一 电子秤的力测量系统
项目一调光灯电路的连接与调试【学习目标】：完成本课题的学习后，能够：1、了解利用电阻应变式传感器进行力测量的原理及用途；2、能够工程举例；3、能够设计制作实际电路；4、能够探索传感器新的应用领域；5、掌握电阻应变片的测量电路；6、掌握本项目需要的原件的工作原理和应用；7、掌握金属应变传感器的工作原理；8、掌握电阻应变传感器的结构与特性；9、掌握电阻应变传感器的电路测试9、掌握电子秤的设计原理和电路图；10、了解电子秤的元件选取原则和电路调试。
【项目描述】：电子秤采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，满足并解决现实生活中提出的“快速、准确、连续、自动”称量要求，同时有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求，该项目我们采用一体化教学方法进行，【相关知识点】：一、金属电阻应变式传感器金属电阻应变式传感器是一种利用金属电阻应变片将应变转换成电阻变化的传感器。
1.工作原理1． 电阻—应变效应当金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将相应地发生变化，这种现象称为金属导体的电阻—应变效应。
金属导体的电阻—应变效应用灵敏系数K 描述ε∆=∆∆=R R l l R R K （1-1） 式中，ε=∆l/l ——轴向应变。
考虑一段金属导体（l,ρ,s ），如图1-1所示图1-1 金属电阻应变效应未受力时，原始电阻为S lR ρ=(1-2)当受拉力F 作用时，将伸长ΔL ，横截面积相应减小ΔS ，电阻率ρ则因晶格变形等因素的影响而改变Δρ，故引起电阻变化ΔR 。
将式（1-2）全微分，并利用相对变化量表示，则有ρρ∆+∆-∆=∆S S l l R R （1-3） 式中，Δl/l=ε，为金属导体电阻丝的轴向应变，常用单位με（με=1×10-6mm/mm ） ，由于S=πd 2 /4,则ΔS/S=2Δd/d, 其中Δd/d 为横向（纵向）应变；且由材料力学知，Δd/d= -με，式中μ为金属材料的泊松比。
自动检重秤操作说明书
自动秤重机调机指南1开机1.1开机前必须彻底检查秤体上无异物,无卡堵现象.1.2打开电源开关1.3按下启动按钮,皮带开始运转.开机时系统进入自检并执行清零功能,此时皮带上不应有产品或其他物体通过.1.4当显示屏显示稳定后,重量显示窗口显示为“0”.设备进入正常状态,开始工作.2.关机2.1待秤体上产品通过走出秤体后按下停止按钮,皮带停止运转.2.2关闭电源开关.3参数调整:Panther2000秤重终端模式的秤重模式由参数F5.1确定，共有3种模式，分别为：·F5.1=0,动态秤重模式·F5.1=1分选模式·F5.1=2检重模式Caseweigher选用的模式为检重模式，设定F5.1=2.其参数如下：1) 在正常重量状态下，使用键选择【RECIPE】菜单，按键进入2）此时上窗口显示[SP1]菜单名，按键进入3）此时上窗口显示[P0]，下窗口显示P0的数值，按键使此数值闪烁，用←→键移位，用↓↑键输入P0的数值，之后按键确认此数值。
4）上窗口显示[P0]时，使用键可选择[P1]及[P2]菜单，P1与P2的数值输入方法与P0的数值输入方法相同.5) 上窗口显示[SP1]时，使用键可选择[SP2]; [SP3]及[SP4],[SP2],[SP3]及[SP4]中PO; P1与P2的数值输入方法与[SP1]中P0; P1及P2的数值输入方法相同.6）上窗口显示[SP1]时，使用键可选择[SELECT]菜单，通过改变下窗口的数值可以决定使用SP1~SP4中的哪一组配方.4 参数设定菜单1）在正常重量显示状态时，使用键选择[SEtUP]菜单。
2）再按键即可进入参数设定菜单。
在进入参数设定状态后上显示器首先显示[F1]组。
一级菜单二级菜单三级菜单菜单说明操作说明秤接口设定组F1 F1.1 最大称量选择（5~100000）最大称重及分度值的对应键附录F1.2 分度值选择（0.005~10）F1.3 线性标定选择（0/1）0：采用两点采样的标定模式1：采用三点采样的标定模式F1.4 秤零点调整（进行秤零点调整前秤必须先进行标定）E SCAL 注：本功能用于秤的日常零点维修保持空秤状态，按[确认]键进入秤零点采集过程。
任务二;应变式传感器的特性和测量电路
图2-5 应变计的机械滞后特性图
自动检测技术
2.2 电阻应变片特性
粘贴在试件上的应变片，在温度保持 P0 恒定没有机械应变的情况下，电阻值 随时间变化的特性称为应变片的零漂 ，如图所示。
图2-6 应变计的蠕动和零漂特性
自动检测技术
2.2 电阻应变片特性
温度保持恒定，在承受某一恒定的机械应变时， 应变片电阻值随时间变化而变化的特性称为应 变片的蠕变，如上图中θ所示。 蠕变的方向一般与原应变量变化的方向相反。 蠕变反映了应变计在长时间工作中对时间的稳 定性，通常要求 3 ~ 15 s 。 引起蠕变的主要原因是，制作应变计时内部产 生的内应力和工作中出现的剪应力，使丝栅、 基底，尤其是胶层之间产生的“滑移”所致。
Uo E( R1 R1 R2 R3 R4 ) R4 R1 R3 R1 E R R R (1 1 2 )(1 4 ) R1 R1 R3
2.3 电阻应变片的测量电路
R2 设桥臂比n R 1
，由于 R1 R1 ，分母中 R1 / R1 可忽略，并考虑到平衡条件 R1 R3，则上式可 写为： n R1 R2 R4
自动检测技术
资讯——知识准备 二、应变式传感器的特性及测量电路
电阻应变片特性 金属电阻应变片的测量电路
自动检测技术
2.1 电阻应变片特性
2.1 应变片的其他特性
1．机械滞后、零漂和蠕变
机械滞后是指粘贴在试件上的应变计，在恒温条件下增(加载)、减 (卸载)试件应变的过程中，对应同一机械应变所指示应变量(输出) 之差值。
Uo E (1 n)2 R1
电桥电压灵敏度定义为：
U0 n KV E R1 (1 n) 2 R1
自动检测技术电子教案
4 线性度(linearity)
衡量线性传感器线性特性好坏的指标为线性度。 随参考直线的引法不同，线性度主要有下面几种。
（1）绝对线性度
又称理论线性度，是传感器的实际平均输出特性 曲线对在其量程内事先规定好的理论直线的最大 偏差，以传感器满量程输出的百分比来表示：
Lab
yab,max yab,max yab,min
优点：反应快、精度高。
1.2.3 接触式测量、非接触式测量
接触检测：指在测量过程中敏感元件与被测介质 产生实际物理上的接触。
非接触检测：指利用物理、化学及声、光学的原 理，使被测对象与敏感元件之间不发生物理上的 直接接触而对被测量进行检测的方法。
1.3 传感器的一般特性
1.3.1 传感器的静态特性与静态特性指标
按测量系统是否向被测对象施加能量分类：主动 式测量、被动式测量；
按被测量是否是在生产进行的实际过程中被测分 类：在线测量、离线测量。
1.2.1 直接测量、间接测量、联立测量
直接测量：在使用测量仪表进行测量时，对仪表读 数不需经过任何运算，就能直接得到测量结果。
优点：测量过程简单而迅速，
缺点：难以达到较高测量精度。直接测量方法在 工程实践中被广泛应用。
i1
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m
m xi yi xi yi
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i 1 m
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m xi2 ( xi )2
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xi2 yi xi xi yi
a i1
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以最小二乘直线作理论直线的特点是各校准点上 的偏差的平方之和最小。
电子秤测量体重操作流程及评分标准
电子秤测量体重操作流程及评分标准
本文档将介绍使用电子秤测量体重的操作流程，并提供相应的
评分标准。
电子秤是一种常见的设备，用于测量身体的重量。
操作流程
以下是电子秤测量体重的简单操作流程：
1. 确保电子秤放置在平坦的地面上，并且没有任何物体放置在
上面。
2. 打开电子秤的电源开关，等待几秒钟，以确保电子秤已启动。
3. 脱掉鞋子和厚重的外衣，以确保测量结果准确。
4. 轻轻踩上电子秤，站直并保持平衡。
5. 等待片刻，直到电子秤显示出体重数值稳定。
6. 记下显示的体重数值。
评分标准
为了确保测量的准确性和可靠性，我们提供以下评分标准：
1. 稳定性（5分）：电子秤显示的体重数值在测量过程中需要
保持稳定。
如果体重数值反复波动或不稳定，扣除相应分数。
2. 准确性（10分）：电子秤的测量结果应当与实际体重接近，并且误差范围在可接受范围内。
如果误差较大，扣除相应分数。
3. 重复性（5分）：重复多次测量同一体重时，电子秤的测量
结果应当相近。
如果多次测量结果差异较大，扣除相应分数。
4. 操作规范性（5分）：操作人员应当按照操作流程进行测量，并注意事项。
如果操作不规范或不注意细节，扣除相应分数。
以上是电子秤测量体重的操作流程及评分标准。
请在使用电子
秤测量体重时，遵循上述流程并按照评分标准进行评估，以确保测
量结果的准确性和可靠性。
自动检测数字电子称课程设计报告
《自动检测技术课程设计报告》目录摘要 (2)一、设计任务 (3)1. 设计要求 (3)二、设计思路及原理框图 (3)2.1.设计思路 (3)2.2设计方案 (3)2.3基本工作原理框图 (4)三、系统方案 (4)3.1 传感器的选择 (4)3.1.1 电阻应变式传感器的组成以及原理 (4)3.1.2电阻应变式传感器的测量电路 (5)3.1.3三运放大电路 (6)3.2 ICL7107介绍 (7)3.2.1ICL7107工作原理： (7)3.2.2 ICL7107双积分模数转换器引脚功能、外围元件参数的选择 (8)3.2.3 ICL7107 A/D转换及译码电路 (10)3.2.4显示电路设计 (10)四、调试结果及分析 (11)4.1仿真测试 (11)4.2测试数据 (12)五、设计总结 (13)参考文献 (14)摘要本设计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。
本设计采用电阻应变式传感器是传感器中应用最多的全桥测量电路，使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。
放大后的模拟电压信号经过A/D转换电路变成数字量A/D转换电路采用A/D转换芯片ICL7107实现。
然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由四块分立的七段LED显示电路进行显示。
将设计好的电路利用Altium Designer软件进行电路图绘制，并用proteous进行仿真，具有一定的精度，从而证明了该电子称计方案可行。
关键词：电子称电阻应变片全桥 ICL7107一、设计任务1. 设计要求1.1制作一个具有数字显示功能的数字电子称；1.2调试数字电子称的各个单元电路及系统电路；1.3掌握数字电路的设计、组装与调试方法；1.4测量范围0-0.99kg（0-0.99V）1-1.99kg（1-1.99V）。
1.5直流电源输出的微弱信号，经放大后，由数模转换成数字量后，由数字显示电路显示。
项目二-力检测
？当E值拟定后，n取何值时才干使KU最高？
分析：思绪：dKU/dn = 0求KU旳最大值
dKU dn
1 n2 (1 n)4
0
求得n=1时，KU为最大值。即在供桥电压拟定后，当R1=R2=R3=R4
时，电桥电压敏捷度最高，此时有
5、电阻应变式传感器旳测量电路
应变片旳测量电路
•
由前可知，应变片旳电阻变化值很薄弱，用万用表无法
测量，同步为了便于显示或控制需将Ｒ转换成Ｕ、Ｉ，所以
一般采用电桥 作为测量电路。
•
因为应变片旳应用非常广泛，其测量电路已经有诸多种
原则形式，称为应变仪。
根据供电电源旳不同，电桥又可分为直流电桥和交流电 桥两种。
Uo
U
Z0 Z 2Z0
1 2
1 U 2
Z Z0
Uo
U
Z1Z4 Z2Z3 (Z1 Z2 )(Z3 Z4 )
课堂练习：
如图所示电路是电阻应变仪中所用旳不平衡电桥旳简化电路， 图中R2=R3=R是固定电阻，R1与R4是电阻应变片，工作时 R1受拉，R4受压，ΔR=0，桥路处于平衡状态，当应变片受 力发生应变时，桥路失去平衡，这时，就用桥路输出电压 Ucd表达应变片变后电阻值旳变化量。试证明： Ucd=-（E/2）(ΔR/R)。
若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，且R1=R2=R3=R4，则
Uo
E
R1 R1
KU E
结论：全桥差动电路不但没有非线性误 差，而且电压敏捷度为单片工作时旳4倍。
2 交流电桥
引入原因：因为应变电桥输出电压很小，一 般都要加放大器，而直流放大器易于产生零漂，所以 应变电桥多采用交流电桥。
自动检测技术项目一电子秤的力测量系统任务四一
自动检测技术
自动检测技术
二、电子天平的硬件设计
自动检测技术
以上两级放大电路均采用±12V双电源供电, 以提高系统精度; 称重传感器在供桥电压激励下输出的电压信号经过放大, 在进入ADC（模拟转换器） 转换之前须进行滤波和负压保护处理; A/D 转换器选用了 TI 公司生产的 Σ- Δ 转换器 ADS1100, 它是一款高精度自校正的差分输入转换器, 16位转换精度, 内置可编程增益放大器, 可选择 1、2、4、8 倍的放大增益, 采样速率可在 8、16、32、128SPS（即每秒模数转换器采点数 ） 之间选取, 低功耗电流90uA, SOT23- 6 小型封装, ADS1100 的这些优点使得它广泛应用于称重仪表领域。 MCU 选用 STC89C516RD+ 单片机, 用于数据处理和整机的管理, 如电子天平超重报警、去皮重、单位换算等; 系统选用了 128x64 点阵 LCD 作为显示装置。
2.2 比例测量技术
称重传感器的桥式结构决定了其输出与激励电压息息相关, 为提高精度须使用高精度的电压源作为激励, 此外高精度的 A/D 转换也要求使用精密电压源作为参考, 若按常规方法考虑, 需要两个精密电压源, 实现起来难度较大, 成本也高, 为此我们采用了比例测量技术。所谓比例测量技术, 是指 ADC 参考电压与称重传感器的激励电压由同一电源提供, 如图(3)所示,设 ADC 输出为 DOUT, 放大电路部分的总增益为 A, 结合电阻应变式称重传感器的工作原理, 我们有:
自动检测技术
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可见, 采用比例测量方法, ADC 输出只与传感器的应变特性和运算放大电路的总增益成正比, 而与 ADC 的基准源和称重传感器的激励源都没有关系。 三：软件设计 3.1 电子天平的标定； 用标准的重量砝码加载至称重传感器的受载端, 读取 A/D转换数据, 并记录下对应的标准砝码质量, 标定过程中采用复多次测量方法, 即重量砝码加载时采取由小到大再由大到小, 多次测量(11 次)再取平均, 这样可有效消除测量过程中的人为误差。在对数据进行拟合过程中, 为取得更多的有效数字, 将砝码重量放大 100 倍作为纵坐标, AD 平均值作为横坐标, 进行线性拟合如图(3)所示:
电子体重秤测量工作原理
电子体重秤测量工作原理电子体重秤是现代生活中常见的家用电子产品，它通过测量人体的重量来帮助我们掌握自己的身体健康状况。
那么，电子体重秤是如何工作的呢？本文将介绍电子体重秤的工作原理，并对其技术特点进行探讨。
一、传感器测量重力电子体重秤的核心部件是传感器，它通过测量重力的大小来计算出我们的体重。
传感器通常采用应变片技术，应变片是一种敏感的电阻元件。
当重力作用于传感器时，应变片会产生微小的拉力或压缩力，导致其阻值发生变化。
电子体重秤通过测量应变片阻值的变化来获取重力的大小，从而得出我们的体重。
传感器通常采用负载电桥电路，电桥电路由四个应变片组成，它们分别位于传感器的四角。
在没有施加外力时，电桥处于平衡状态，输出电压为零。
但是，一旦有物体施加在传感器上，电桥就会失去平衡，输出电压将随之产生改变。
这个输出电压的变化与施加在传感器上的力成正比，因此可以通过测量输出电压的大小来计算出物体的重力。
二、模拟信号转换传感器测量得到的是模拟信号，而电子体重秤的处理单元只能处理数字信号。
因此，中间需要进行模拟信号转换的过程。
这个过程一般通过模拟信号处理芯片来实现。
模拟信号处理芯片将传感器输出的模拟电压信号转换为数字信号。
首先，模拟电压信号经过放大器进行放大，使得信号的幅度变大，增强测量精度。
之后，信号将经过模数转换器（ADC）进行转换，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
这个数字信号可以被电子体重秤的处理单元读取和处理。
三、数据处理与显示转换为数字信号后，数据被传输到电子体重秤的处理单元进行处理和显示。
处理单元根据接收到的数字信号，根据预设的算法进行计算并得出体重值。
这个算法通常会对数字信号进行滤波和校准，以提高测量精度和准确性。
最后，电子体重秤将计算出的体重值显示在液晶屏上，供用户查看。
一般来说，液晶屏会显示体重值以及可能的其他相关信息，如BMI指数、身体脂肪百分比等。
总结电子体重秤通过传感器测量重力，并经过模拟信号转换和数据处理来得出体重值。
教案：利用电子测力计行精确力量测量的方法和技巧掌握。
教案：利用电子测力计行精确力量测量的方法和技巧掌握。
利用电子测力计行精确力量测量的方法和技巧掌握一、教学目标本课程主要讲授利用电子测力计进行精确力量测量的方法和技巧，让学生能够掌握正确的测量姿势、使用方法和数据处理。
1.能够理解电子测力计的基本原理和结构；2.能够熟练掌握电子测力计的使用方法，能够正确地安装和操作测力计；3.能够对测量的数据进行正确的处理和分析，确保测量结果的准确性；4.能够根据对不同物体的测量需求，选择适当的测量仪器和测量范围，完成各种不同类型的测量任务。
二、教学内容1.电子测力计的基本原理和结构（1）电子测力计的基本原理电子测力计是利用电子技术和机械原理相结合的一种测量仪器。
其原理就是利用金属应变体的形变来测量物体所受到的力量。
电子测力计采用称重传感器来测量称重物件的质量。
称重传感器将物体所受到的力量转化为电信号，通过放大器进行放大，再经过模数转换芯片转化为数字信号，由MCU进行处理，最后显示在电子显示屏上。
（2）电子测力计的结构电子测力计主要由测力传感器、微处理器、数显模块、电源模块、防腐蚀外壳等组成，其结构如下图所示。
2.电子测力计的使用方法（1）电子测力计的安装和操作根据所测物体的重量，选择合适的测力计并正确安装。
操作时应注意：① 对称力；② 垂直力；③ 轻放力；④ 有规律地加力；⑤ 缓慢地放力。
（2）电子测力计使用注意事项① 保持电子测力计干净，防止污物、水、油等渗入。
② 不要超载使用，防止损伤传感器。
③ 不要长时间在高温或潮湿环境下使用，会影响精度和使用寿命。
④ 不要敲击测力计，保持其正常使用。
⑤ 不要将电子测力计扔到地上或水里，防止损坏。
⑥ 不要私自拆卸电子测力计，防止损坏。
(3)数据处理和分析根据所测物体的数据处理和分析需要和更具测量结果的特点，采用不同的方法进行数据处理和分析。
三、教学重点1.电子测力计的基本原理和结构；2.电子测力计的使用方法；3.数据处理和分析。
(电子称)自动检测技术综合
系统总体设计方案比较与论证
方案一
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此方案利用数码管显示物体重量，简单可行，可以采用内 部带有模数转换功能的单片机。
缺点是：不能实现外部数据的输入，无法根据实际情况灵 活地设定各种控制参数。由于数码管只能实现简单的数字 和英文字符的显示，不能显示汉字以及其他的复杂字符， 不能达到显示购物清单的要求。
度影响程度的不同和实际可能，分别对各环节提出不同的精度 要求和恰当的精度分配，做到恰到好处，这就是精度匹配原则。
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3、阻抗匹配原则 测量信息的传输是靠能量流进行的，因此，设计检测系统 时的一条重要原则是要保证信息能量流最有效的传递。这个原 则是由四端网络理论导出的，亦即检测系统中两个环节之间的 输入阻抗与输出阻抗相匹配的原则。
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第二节 自动检测系统的设计步骤
自动检测系统设计的一般步骤包括：自动检测系 统的分析、系统总体方案的设计、系统硬件设计、 系统软件设计、系统集成等。
设计题目：电子称设计
自动检测技术 一、自动检测系统的分析
(1)首先明确检测系统必须实现的功能和需要完成的测量任务 (2)了解设计任务所规定的性能指标。 (3)了解测量系统的使用条件和应用环境。
Uo U2 U1
R1 (1 2R1)
R
Rp
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这种电路是由三个放大器构成的，差动输入端与是两个输人阻抗和电压增 益对称的同相输入端。由于性能对称,其漂移将大大减少，加上高输入阻抗 和高共模抑制比，对微小差模电压很敏感，并适于测量远距离传输信号， 因而适宜与传感器配合使用。多用于热电偶、应变电桥以及微弱输出信号 有较大共模干扰等场合。
对称重传感器的基本要求是：输出电量与输入重量保持单 值对应，并有良好的线性关系；有较高的灵敏度；对被称物体 的状态的影响要小；能在较差的工作条件下工作；有较好的频 响特性；稳定可靠。
自动化传感器实验报告四--直流全桥的应用——电子秤实验
广东技术师范学院实验报告学院：自动化专业：自动化班级：08自动化成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：实验二项目名称：直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
二、基本原理电子秤实验原理与实验三相同，利用全桥测量原理，通过对电路调节使电路输出的电压值为重量对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成为一台原始的电子秤。
三、需用器件和单元传感器实验箱（二）中应变式传感器实验单元，应变式传感器实验模板、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．按实验一中的步骤2，将差动放大器调零，按图3-1全桥接线，打开直流稳压电源开关，调节电桥平衡电位器Rw1，使直流电压表显示为零。
2．将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw3（增益即满量程调节）使直流电压表显示为0.200V或-0.200V。
3．拿去托盘上的所有砝码，调节电位器Rw1（零位调节）使直流电压表显示为0.000V。
4．重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲g，就可以称重，成为一台原始的电子秤。
5．把砝码依次放在托盘上，填入下表4-1。
表4-1电桥输出电压与加负载重量值6.误差：0% 非线性误差：0%五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
六、实验报告要求1．记录实验数据，绘制传感器的特性曲线。
2．分析什么因素会导致电子秤的非线性误差增大，怎么消除，若要增加输出灵敏度，应采取哪些措施。
答：环境因素和实验器材的校正不准会导致非线性误差增大。
通过多次校正，调节变位器可消除或减少误差。
若要增加输出灵敏度可增加相形放大电路。
广东技术师范学院实验报告学院：自动化专业：自动化班级：08自动化成绩：姓名：学号：组别：组员：实验地点：实验日期：指导教师签名：实验二项目名称：直流全桥的应用——电子秤实验一、实验目的了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
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二、电子天平的硬件设计 电子天平在硬件上还包括水平调节防 风防震等辅助装置, 这些在图(2)中 并没有画出来。 2.1 系统的工作过程 电阻应变式传感器输出信号很小, 系 统中使用了两级运算放大电路, 第一 级选用仪表放大器 AD620, AD620 是一种闭环、差动输入的运算放大器, 线性度好, 增益设定方便, 共模抑制 比高, 直流漂移小, 它往往用来精确 放大载于高共模电压上的小差动信号; 第二级运算放大电路采用低失调精密 运算放大器OP07, OP07 输入失调 电压只有 10uV, 偏置电流 700pA, 适合作二级精密放大。
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该算法可以使输出数据速率与输入数据速率保持相同, 这是一级平均, 为进一步减小波形偏差, 使第一级的输出通过第二级再取平均以进一步提 高输出结果的精度, 把二级滤波后的输出作为一个有效 A/D 值, 调用标 定程序得到对应的重量值,若称重超出量程则进行蜂鸣报警, 否则判断是 否进行去皮重及单位换算,最后把重量值送 LCD 进行显示。
学习目标
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掌握本项目需要的元件的工作原理及作用； 掌握金属电阻应变片工作原理 掌握金属电阻应变片特性 掌握半导体电阻应变片的工作原理及作用
资讯——知识准备
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四、基于电阻应变式传感器的电子天平的研制
制作原理 具体的实施方案 原件的选取
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1 电阻应变式传感器的工作原理 电阻应变式传感器由感压装置、电阻应变片和惠斯登测量电路三部分组成, 其 工作原理是:被测负载作用在弹性感压装置上使其发生弹性形变; 通过粘性物 质使粘贴在感压装置上的电阻应变片发生形变, 进而转化成应变片的阻值大小 变化; 通过惠斯登测量电路将电阻应变片的阻值变化, 转化为与负载成正 比的电信号输出, 如图( 1) 所示:
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以上两级放大电路均采用±12V双电源供电, 以提高系统精度; 称重传感器 在供桥电压激励下输出的电压信号经过放大, 在进入ADC（模拟转换器） 转换之 前须进行滤波和负压保护处理; A/D 转换器选用了 TI 公司生产的 Σ- Δ 转换器 ADS1100, 它是一款高精度自校正的差分输入转换器, 16位转换精度, 内置可编 程增益放大器, 可选择 1、2、4、8 倍的放大增益, 采样速率可在 8、16、32、 128SPS（即每秒模数转换器采点数 ） 之间选取, 低功耗电流90uA, SOT23- 6 小型封装, ADS1100 的这些优点使得它广泛应用于称重仪表领域。 MCU 选用 STC89C516RD+ 单片机, 用于数据处理和整机的管理, 如电子天平 超重报警、去皮重、单位换算等; 系统选用了 128x64 点阵 LCD 作为显示装置。
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可见, 采用比例测量方法, ADC 输出只与传感 器的应变特性和运算放大电路的总增益成正比, 而与 ADC 的基准源和称重传感器的激励源都 没有关系。
三：软件设计
3.1 电子天平的标定； 用标准的重量砝码加载至称重传感器的受
载端, 读取 A/D转换数据, 并记录下对应的标 准砝码质量, 标定过程中采用复多次测量方法, 即重量砝码加载时采取由小到大再由大到小, 多次测量(11 次)再取平均, 这样可有效消除测 量过程中的人为误差。在对数据进行拟合过程 中, 为取得更多的有效数字, 将砝码重量放大 100 倍作为纵坐标, AD 平均值作为横坐标, 进行线性拟合如图(3)所示:
2.2 比例测量技术
称重传感器的桥式结构决定了其输出与激励电压息息相关, 为提高精度须 使用高精度的电压源作为激励, 此外高精度的 A/D 转换也要求使用精密电压源 作为参考, 若按常规方法考虑, 需要两个精密电压源, 实现起来难度较大, 成本 也高, 为此我们采用了比例测量技术。所谓比例测量技术, 是指 ADC 参考电压 与称重传感器的激励电压由同ห้องสมุดไป่ตู้电源提供, 如图(3)所示,设 ADC 输出为 DOUT, 放大电路部分的总增益为 A, 结合电阻应变式称重传感器的工作原理, 我们有:
谢谢
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《自动检测技术》
项目一：电子秤的力测量系统
任务四：一种电阻应变式传感器的电子天平的研制
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项目描述
电子秤采用现代传感器技术、电子技术和计 算机技术一体化的电子称量装置，满足并解决现 实生活中提出的“快速、准确、连续、自动”称量 要求，同时有效地消除人为误差，使之更符合法 制计量管理和工业生产过程控制的应用要求，该 项目我们采用一体化教学方法进行，即：资讯、 计划、决策、实施、检查、评估六步法。首先了 解本项目的学习内容。
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这样, 每得到一个 A/D 值便可由上述拟合表达式计 算出一个对应的重量值, 因为纵坐标在拟合前被放 大 100 倍, 用上述公式得到的重量值还需要除以 100。 3.2 系统整体软件设计 系统整体流程图如图(4)所示, 系统每次开机须先预 热, 开始测量后为提高 ADC 输出精确度, 采用均值 移动算法对 ADC采样值进行数字滤波, 均值移动滤 波将来自输入信号许多点的值进行平均以产生每个 点的输出信号, 滤波器输入直接取自ADC, 在对 M 个数据取平均的操作中, 最小采样数据和最大采样 数据都从数据窗口中被滤除, 对剩下的 M- 2 个数 据用下面的公式求平均值: