电子秤设计实验方案

电子秤设计实验方案

1、实验意义和目的

实验意义：物品称量是市场交易中很基本的活动, 是商业领域最基本的衡具。传统的量具是杆称或盘称, 20 世纪70 年代开始出现了电子称。早期的电子称多通过模拟电路实现, 随着电子技术的不断发展, 数字芯片的价格逐渐下降, 模拟控制已逐步被数字控制所替代, 电子称的设计模式也大都以微处理器为核心, 使精度和可靠性都有了明显得提高。

实验目的：本实验旨在设计一种可直接显示被测物体质量的，精确度较高的电子秤

2、物理模型

（1）金属应点片传感器

应变梁在被称重物的重力作用下产生一应变ε，此应变引起电阻应变片的电阻发生改变，由测量电路把这一电阻变化转换成电压变化，再由显示装置将电压显示出来，根据电压的不同就可知被称物的重量。当然，必须先经过标准砝码测出该装置的线性范围和标定系数。

（2）应变片的测量电路：应变片的测量电路采用差动半桥

电阻R1、R2为应变片，R3、R4为固定电阻。当应变片承受应变时，R1增大为R1+ΔR，同时R2减小为R2－ΔR，对于等臂电桥(R1 = R2= R3 = R4 = R, 其中R为R1、R2初始值)和输出对称电桥，此时的输出电压初始值

R 此时的输出电压为单臂工作时的两倍。

Ui=(Uo/2)*△R/R ，△R《

（3）差动放大电路：在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的电桥输出电压，Uo为输出端

（4）滤波放大电路

（5）A /D转换电路：模数转换电路采用ADC0809芯片来实现A /D转换功能

（6）液晶显示：本实验质量数字显示采用GDM1602A型液晶显示器

（7）A T89C52 单片机

3、实验模块的选择与论证

（1）应变片的测量电路

方案一：差动半桥

电阻R1、R2为应变片，R3、R4为固定电阻。当应变片承受应变时，R1增大为R1+ΔR，同时R2减小为R2－ΔR，对于等臂电桥(R1 = R2= R3 = R4 = R, 其中R为R1、R2初始值)和

R 此时的输出电压为单臂工作时输出对称电桥，此时的输出电压初始值Ui=(Uo/

2)*△R/R ，△R《

的两倍。

方案二：差动全桥

电阻R1、R2、R3、R4均为应变片(R1 = R2= R3 = R4 = R, )。当应变片承受

应变时，则R1和R3增大ΔR，R2和R4减小ΔR，此时的输出电压为Uo=Ui△R/R

此时的输出电压为单臂工作时的四倍

方案二能更好的提高测量的灵敏度，故选择方案二

（2）压力传感器比较与论证：

方案一：电子称称重装置由称重托盘1、电阻应变片2、应变梁3、±12伏直流稳压电源4、测量电路5、差动放大器模块6、输出显示模块7和5伏交流稳压电源8组成。称重原理是：应变梁在被称重物的重力作用下产生一应变ε，此应变引起电阻应变片的电阻发生改变，由测量电路把这一电阻变化转换成电压变化，再由显示装置将电压显示出来，根据电压的不同就可知被称物的重量。当然，先必须经过标准砝码测出该装置的线性范围和标定系数。

方案二：此方案的基本组成与方案一相似，主要区别在于所采用的应变式传感器的弹性体经改造成双平行梁后具有灵敏度高,性能好,抗弯和抗扭刚度大等特点,减小了滞后和蠕变,线

性和稳定性好

4、仪器设备的选择

应变式传感器、三个运放构成的对称式差动放大器、低通滤波器、 A /D转换电路——ADC0809芯片、GDM1602A 型液晶显示器、AT89C52 单片机

5、实验步骤

（1）查找文献资料，了解电子秤的研究现状及存在的缺陷

（2）在电子秤的缺陷中寻找研究点

（3）制定新型电子秤的设计方案，绘制原理图

（4）根据设计方案选择合适的元器件

（5）按原理图进行新型电子秤的实物制作

（6）对电子秤的各项性能进行调试并改进完善

（7）对整个实验过程进行总结，完成实验报告及学术论文

6、实验数据记录表格及现象分析

传感器的定标