手提电子秤的设计与实现
多功能精准电子秤的设计与实现
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多功能精准电子秤的设计与实现摘要:随着社会信息化的发展,以及智能化的政务服务体系的不断完善,电子秤已经逐渐融入到人们的日常生活中。
在用户逐步深入使用了解电子秤的过程中,仅仅称量的功能已经不能满足用户的需求。
目前电子秤逐渐向多功能、精准化方向发展。
通过结构优化设计,结合现有用户的审美潮流与使用习惯,电子秤也更加可靠、准确、省时省力。
关键词:多功能精准电子秤;设计与实现;引言电子秤是一种通过电子传感器实现力电转换的计量设备,相较于传统的机械秤,具有读数方便、称量准确等特点。
随着科技水平的高速发展,电子秤的技术水平、功能多样化也在逐步提高和完善。
用户群的细分,使电子秤不断的集成新的功能。
如婴儿秤、孕妇秤、体脂秤、身高秤、地毯秤等。
此外,电子秤的精准化测量水平也在逐步提高,如高精度厨房秤、口袋秤、高精度人体秤等。
本文主要通过电子秤多功能、精准化两个方面来阐述电子秤的设计与实现方法。
1、电子秤多功能的设计与实现电子秤的多功能设计主要是根据用户的使用场景,分析用户称重时的使用需求,不断收集用户需求,结合市场导向,从而设计出多功能的电子秤。
本部分内容主要结合几个应用实例,阐述电子秤多功能的设计与实现方法。
1.1婴儿人体两用秤婴儿人体两用秤的出现将四点式电子人体秤与婴儿秤合二为一。
具体的设计与实现方法如下:在四点式电子人体秤的基础上,设计卡接口,卡接口用于卡接托盘,托盘用于承载婴儿。
当使用人体秤时,将托盘拆卸掉,即切换为四点式电子人体秤模式;当婴儿称重时,将托盘通过卡接口安装,即切换为婴儿秤模式。
该两用秤的结构设计要点是托盘的安装方式、托盘本身的结构强度,安装方式要可靠,常见的为活动扣与弹性扣;托盘本身的强度要通过结构设计来加强,防止承载时过大的变形,导致婴儿不舒适。
1.2地毯秤为满足电子秤复杂地面的使用需求,有厂家设计出一种地毯秤,即将在四个支撑点下增加一个支撑壳体。
当秤体在较柔软或者不平整的地面上称量时,靠支撑壳体将力传递给四个支撑点,四个支撑点将力传递给传感器,实现准确称量。
便携式手提电子称的设计
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便携式手提电子称的设计引言随着科技的不断发展,便携式电子称成为了现代生活中非常实用的工具之一。
无论是在旅行中称重行李,还是在健身房测量体重,便携式手提电子称都能提供准确而方便的称重体验。
本文将探讨便携式手提电子称的设计原理和一些关键技术,帮助读者更好地理解这一设备的工作原理和优势。
设计原理便携式手提电子称的设计原理基于电子称的工作方式。
电子称是利用称重传感器来测量物体的质量,然后将测量结果通过电子元件转换为数字信号,最后显示在数字屏幕上。
便携式电子称通常采用压力传感技术来测量物体的重量。
传感器通过测量物体施加在其上面的压力来计算其质量。
当物体放在电子称的平台上时,传感器会被压缩,产生电信号。
接下来,电子元件会将这个电信号转换为数字信号,再通过算法计算出准确的重量数值,并在屏幕上显示出来。
关键技术1. 传感器技术传感器是便携式电子称中最关键的技术之一。
常用的传感器技术包括压电传感器和应变片传感器。
压电传感器是一种能够将压力转换为电信号的传感器,它通常能够提供更高的精度和灵敏度。
应变片传感器则是通过测量物体受力产生的应变来计算其质量。
不同的传感器技术适用于不同的应用场景,设计者需要根据产品需求选择合适的传感器技术。
2. 信号转换技术信号转换技术是将传感器获得的模拟电信号转换为数字信号的过程。
常用的信号转换技术包括模数转换器(ADC)和调制解调器(Modem)。
模数转换器将模拟信号转换为数字信号,以供后续处理和显示。
调制解调器则用于信号的编码和解码,以确保信号传输的准确性和可靠性。
3. 算法技术算法技术在便携式电子称中起着至关重要的作用。
通过使用准确的算法,可以提高电子称的测量精度和稳定性。
常用的算法技术包括基于滤波器的算法、卡尔曼滤波算法和自适应滤波算法。
这些算法可以去除测量中的噪音和干扰,提高称重准确性。
设计考虑因素在设计便携式手提电子称时,需要考虑以下因素:1. 精度准确的称重是电子称的核心功能之一。
便携式电子秤的设计
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电子电路综合实验总结报告便携式电子秤的设计一、任务要求手提电子称具有称重精确度高,简单实,携带方便成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点,是家庭购物使用的首选。
本设计主要任务是设计一个LED或LCD显示的便携式电子称。
二、设计要求极其指标1、称重范围为20g~2kg;2、坚定分度值:Ⅳ级(检定分度值在一百到一千之间);3、显示分辨力:1g;4、采用电阻应变式传感器检测物体重;5、采用模拟数字电路构建系统,完成主要电路设计,包括了传感器电路,差动放大电路,A/D转换电路以及显示电路等;6、显示电路采用LED数码管进行显示;三、方案设计与论证1、方案一首先,利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号。
其次,由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大,然后送入A/D 转换电路中。
再由A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号,传送到显示电路,最后由显示电路显示数据。
电阻应变式传感器就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化, 再经相应的电路转化为电压差值。
我们用电阻应变式传感器E350-ZAA作为测量电路的核心。
差动放大电路将由测量电路传过来的电压差值放大,再将放大电压传送给A/D转换电路。
本模块我们采用INA114AP做为核心元件。
A/D转换电路主要采用ICL7107将模拟信号转换为数字信号并通过LED数码管显示。
方案一优缺点:优点:本设计无复杂的程序,由硬件搭建,各部分分工明确。
在进行系统调试及故障查询时可分级测试。
缺点:芯片成本较高,无拓展功能。
2、方案二:称重传感器根据压力的变化提供相应的线性变化的电信号,该电信号经过高精度差动放大器放大。
输入给双积分型模数转换器。
转化为数字信号,数字信号可直接由单片机以串行方式读入。
单片机选用STC89C51型单片机,P0口定义为输出口,其中P0.0~P0.6输出要显示数据的段码。
P1口中的P1.0~P1.3也定义为输出,显示输出数据的位码。
电子秤设计与方案
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START 控制 逻辑 EOC N位寄存器
锁 存 缓 存 器
二、DA
I VREF
I7 I7 R I6 2R 1 0 I6 R I5 2R 1 0 I5 R I4 2R 1 0 I4 R I3 2R 1 0 I3 R I2 2R 1 0 I2 R I1 2R 1 0 I1 R I0 2R 1 0 I0
利用:电阻应变传感器、INA163集成运放、ICL7106三位半LED 显示A/D转换器。 设计一个简单的电子秤
总设计框图
基本原理框图:
电阻应 变式 传感器
放大器 (INA163)
A/D转换器 (ICL7107)
LED显示
图(1)基本原理框图
下一节
3.1电阻应变传感器
电阻应变式传感器是将被 测量的力,通过它产生的 金属弹性形变转换成电阻 的 变化的元件。由电阻应变 片和测量线路两部分组成。 常用的电阻应变片有两种: 电阻丝应变片和半导体应 变片。
外部时钟输入电路图
RC低频振荡
总结
3.4、数码管显示部分
总结
电子秤设计方案二
整体结构
电阻应 变式 传感器 放大器 (INA163) 微处理器 (ATMega16) LCD显示 (次逼近式ADC的转换原理
VIN VN D/A转换器 VREF D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE
全桥电压灵敏度:Ku=E 输出电压:Uo=E*(∆R/R)
3.2 INA163集成运 放 低噪声,低失真,仪表放大器
主要引脚说明:
1、第1、14管脚一级运放输出端。 2、第2、7、13引脚,不用将任何线路连接到NC引脚,NC引脚是为将来的需用而保留 的,一般悬空。 3、第3、12引脚外接增益电阻引脚。 4、第4、5引脚差动输入引脚。 5、第10引脚,参考电压输入端。 6、第9管脚电压输出端。
手提数字显示电子秤设计总体方案设计
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手提数字显示电子秤设计1 总体方案设计手提电子称实现的原理就是利用电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号,拟信号的方式传送到A/D转换器。
其次,由A/D转换电路把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大,然后送A/D转换电路中。
再由A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号,传送到显示电路,最后由显示电路显示数据。
电阻应变式传感器是实现测试与自动控制的重要环节,也是智能仪器和仪表的重要组成部分。
在测试系统中,被作为一次仪表定位,其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息,并将其转换成另一形态的信息。
下图是电子称系统总体框图感应器放大滤波器电路A/D转换电路按键CPU介面电路显示器重力2 硬件部分设计2. 1 电阻应变式称重传感器电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理:弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。
由此可见,电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。
2.1.1 电阻应变片电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上,即成为一片应变片。
它的一个重要参数是灵敏系数K。
设有一个金属电阻丝,其长度为L,横截面是半径为r的圆形,其面积记作S,其电阻率记作ρ,这种材料的泊松系数是μ。
当这根电阻丝未受外力作用时,它的电阻值为R:R = ρL/S(Ω)(2—1)当他的两端受F力作用时,将会伸长,也就是说产生变形。
设其伸长ΔL,其横截面积则缩小,即它的截面圆半径减少Δr。
此外,还可用实验证明,此金属电阻丝在变形后,电阻率也会有所改变,记作Δρ。
对式(2--1)求全微分,即求出电阻丝伸长后,他的电阻值改变了多少。
我们有:ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S–ΔSρL/S2(2—2)用式(2--1)去除式(2--2)得到:ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L–ΔS/S(2—3)另外,我们知道导线的横截面积S = πr2,则Δs = 2πr*Δr,所以ΔS/S = 2Δr/r(2—4)从力学知识我们知道:Δr/r = -μΔL/L(2—5)其中,负号表示伸长时,半径方向是缩小的。
电子秤的设计与实现
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南阳理工学院本科生毕业设计(论文)学院:电子与电气工程学院专业:电气工程及其自动化学生:指导教师:完成日期2014 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计(论文)电子秤的设计与实现Design and Implementation of Electronic Scales总计:25 页表格:0 个插图:17 幅南阳理工学院本科毕业设计(论文)电子秤的设计与实现Design and Implementation of Electronic Scales学院:电子与电气工程学院专业:电气工程及其自动化学生姓名:学号:指导教师(职称):评阅教师:完成日期:南阳理工学院Nanyang Institute of Technology电子秤的设计与实现[摘要]用单片机作为实现电子秤的中心控制单元,通过压力传感器对重力进行A/D转换单元,再加以键盘和显示电路以及软件来实现。
电子秤不仅称量准确并且快速方便,最重要的是自动称重、数字显示对人们生活的影响越来越大,广受欢迎。
本课题由单片机作为主控制系统,称量物体重量部分包括压力传感器、A/D转换器及显示单元,所以电子秤拥有了功能量多、性能价格比较高、功率损耗较低、控制系统方案简单、方便携带、运行速度很快、自动测量精准及自动化等特点。
[关键词]重量;压力传感器;a/d转换器;数码管Design and Implementation of Electronic ScalesElectrical Engineering and Automation Specialty ZHU Yan - qingAbstract:MCU as the implementation of electronic scales central control unit via a pressure sensor on gravity for a/d conversion unit, coupled with a keyboard and display circuits and software. Accurate electronic scales and weighing only quick and easy, most importantly, automatic weighing, figures show the impact on people's lives more and more, the most popular. The issue by the microcontroller as the main control system, weighing weight of the object portion includes a pressure sensor, a/d converter and display unit, so the amount of electronic scales have multi-function, high performance and low cost, low power consumption, simple control system solutions easy to carry, run fast, precise automatic measurement and automation features.Key words:Weight;sensor;a/d converter;digitron目录1 引言 (1)1.1 电子秤的研究背景 (1)1.2 电子秤的国内外发展现状 (1)1.2.1 电子秤国内外现状 (1)1.2.2 电子秤的发展趋势 (1)1.3 课题研究目的与意义 (2)2 设计方案及元器件介绍 (3)2.1 电子秤的基本工作原理 (3)2.2 电子秤设计要求 (3)2.3 电子秤系统各模块的方案选型 (4)2.3.1 A/D转换器 (4)2.3.2 传感器 (4)2.3.3 电子秤主控制系统核心 (4)2.3.4 显示器 (5)3 硬件设计 (6)3.1 电子秤硬件设计方案 (6)3.2 单片机电子秤应用电路 (6)3.3 电子秤AD转换芯片HX711及其电路 (7)3.4 称重传感器 (8)3.5 显示电路 (10)3.6 电源电路 (12)4 软件设计与结果 (12)4.1 软件流程 (12)4.2 Proteus仿真软件 (13)5 硬件下载与调试 (14)结束语 (17)参考文献 (18)附录 (19)致谢 (25)1引言1.1 电子秤的研究背景秤是一种在实际工作和生活中经常用到的测量器具。
基于单片机的便携式电子秤设计
![基于单片机的便携式电子秤设计](https://img.taocdn.com/s3/m/8cd8dd3a5bcfa1c7aa00b52acfc789eb172d9e8d.png)
基于单片机的便携式电子秤设计便携式电子秤在现代生活中广泛应用,它的小巧方便以及准确计量的功能使其成为我们日常生活中必备的工具之一。
本文将基于单片机设计一个便携式电子秤,旨在提供一个解决方案来满足用户的需求,并确保设计能够准确计量。
一、设计方案概述本设计方案将基于单片机来实现便携式电子秤的功能。
其主要包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面,我们将使用压力传感器来测量被称物体的重量,将采样数据通过单片机进行处理和显示。
此外,为了提升用户体验,我们还将配备LCD屏幕,用于直观地显示称量结果。
软件设计方面,我们将利用单片机的计算能力,通过编程来实现对采样数据的处理和显示。
同时,为了提高准确性,我们还将采用校正算法来对传感器进行校准,以确保测量结果的精确性。
二、硬件设计1. 压力传感器为了测量被称物体的重量,我们将选择一种合适的压力传感器。
常用的压力传感器包括压阻式传感器和压电式传感器。
我们需要根据实际需求选择合适的传感器类型,并根据传感器的参数来确定电路连接方式。
2. 单片机选择在设计便携式电子秤时,我们需要选择一款合适的单片机作为控制核心。
主要考虑因素包括计算能力、IO口数量和功耗等。
常用的单片机型号有PIC、STC等,我们需要根据设计需求来选择合适的型号。
3. 其他外围元件为了完善电子秤的功能和用户体验,我们还需要添加一些外围元件,如LCD屏幕、按键、蜂鸣器等。
这些元件可以通过单片机的GPIO口进行控制,来实现显示结果、按键输入和提示音等功能。
三、软件设计1. 采样和处理通过压力传感器获取物体的重量数据后,需要通过单片机进行采样和处理。
我们可以采用定时中断的方式来进行数据采样,然后通过一定的算法对采样数据进行处理,最终得到一个准确的重量值。
2. 显示结果为了让用户直观地了解称量结果,我们需要将计算得到的重量值显示在LCD屏幕上。
通过控制单片机的GPIO口,将处理后的结果传输到LCD屏幕上,用户可以清晰地看到当前重量值。
电子秤的设计与实现
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电子秤的设计与实现一.研究的目的和意义随着时代科技的迅猛发展,微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。
常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代,使得传统的电子测量仪器在远离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化,并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。
传统的机械秤有很多缺点,比如精度不高,结构复杂,易老化,成本高等。
随着社会的发展,市场对秤的要求的越来越高,尤其是人体秤、厨房秤等各类便携式小型秤。
电子秤与传统的机械秤相比有许多优越性,它用压力传感器取代机械秤的弹簧大大减小了秤的体积和制造难度,以LCD或LED显示屏取代传统的刻度盘使外形更加美观,由于内部集成了单片机以及软件系统,电子秤还拥有传统机械秤无法比拟的智能性。
他可以完成过载报警,总价计算,数据通信等众多功能。
目前市场上使用的称量工具,或者结构复杂,或者运行不可靠,且成本高,而且整体水平不高,部分小型企业质量差且技术薄弱,设备不全,缺乏产品的开发能力,产品质量在低水平徘徊。
因此,有针对性的开发出一套具有实用价值的电子秤系统,从技术上克服上述诸多缺点,改善电子秤应用中的不足之处,具有现实意义。
二.设计原理1.电子秤的原理就是利用压力传感器采集因压力变化产生的电压信号,经过电压放大电路放大,然后再经过A\D模数转换器转换为数字信号,最后把数字信号送入单片机。
单片机经过相应的处理后,得出当前所称物品的重量及总额,然后再显示出来。
此外,还可通过键盘设定所称物品的价格。
2. 原理仿真设计电路图图13.程序框图(1)主程序设计开始LCD 初始化重量数据显示总价计算LCD 清屏报警AD 转换重量数据处理是否超过上限按键判断Y N Y N图2 主程序设计(2)子程序A/D 0832的转化图3 A/D 0832的转化(3)显示子程序的设计图4 显示子程的设计(4)按键子程的设计在程序中可以先判断按键编码,然后根据编码将键盘代表的数值送到相应的存储单元,再进行功能选择或数据处理。
实用电子秤的设计与制作
![实用电子秤的设计与制作](https://img.taocdn.com/s3/m/c2a5f9fef021dd36a32d7375a417866fb84ac093.png)
实用电子秤的设计与制作一、引言电子秤是一种能够测量物体质量的装置,它通过将电流通过物体,并测量电流通过物体所产生的电阻来计算物体的质量。
电子秤通常由传感器、电子机械与显示器组成。
传感器用于测量电阻,电子机械用于将电流通过物体,显示器则用于显示质量的数值。
本文将介绍一个实用电子秤的设计与制作。
二、设计与制作步骤1.材料准备电子秤的材料包括传感器、电子机械和显示器。
传感器可以选择四个应变片组成的电桥传感器,电子机械可以选择脉冲宽度调制方式的推力电机,显示器可以选择7段LED显示屏。
此外,还需要准备电源、线路板和电子元件,如电阻和电容。
2.传感器连接将四个应变片组成电桥传感器。
首先,将每个应变片焊接在金属膜上,再将膜片固定在称盘的四个角上。
接下来,将应变片的一端与称盘固定在一起,另一端与电桥电路连接。
电桥电路由四个电阻组成,将电桥的输出连接到放大器电路。
3.电子机械设计电子机械部分由脉冲宽度调制方式的推力电机组成。
根据物体质量的不同,通过改变电机的脉宽来改变电流的大小。
电机的转速与质量成正比。
为了实现这一点,需要通过微控制器来控制电机的输出电流。
电机的输出轴与称盘相连,负责将电流传递到物体上。
4.显示和控制部分设计将放大器电路和微控制器连接在一起,以实时测量传感器输出的电流。
微控制器将读取的电流转换为质量数值,并通过7段LED显示屏显示。
此外,还可以添加按键和EEPROM存储器,以实现更多的功能,如单位切换和数据存储。
5.电源设计为了提供正常运行所需的电能,电子秤需要一种稳定的电源。
可以选择使用市电直接供电,或者使用电池作为电源。
如果使用电池,则需要添加电池低压保护电路和充电电路。
三、制作过程1.将传感器组装在称盘上,并连接电桥电路。
2.设计和制作电子机械部分,将电机与称盘相连。
3.设计和制作放大器电路和微控制器电路,并将它们连接在一起。
4.设计和制作显示部分,将7段LED显示屏连接到微控制器。
5.设计和制作电源部分,将电源电路连接到电子秤的电路中。
手提电子秤的设计与实现
![手提电子秤的设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/5aa95cabe109581b6bd97f19227916888586b961.png)
手提电子秤的设计与实现手提电子秤是现代生活中常见的一种电子测量工具,它主要用于测量物体的重量。
在设计与实现手提电子秤时,需要考虑到精度、便携性、用户友好性等方面。
以下将从硬件设计和软件设计两个方面详细介绍手提电子秤的设计与实现。
硬件设计:1.传感器选择:手提电子秤的测量精度主要依赖于所选用的传感器。
常见的传感器有压阻式、拉应变式、电容式等。
需要根据实际需求选择合适的传感器,并合理设置其参数。
2.外观设计:手提电子秤需要具备良好的便携性,因此在外观设计上需要考虑尺寸、重量、手柄设计等因素,使得使用者可以方便地携带和使用。
3.电池供电:手提电子秤一般采用电池供电,因此需要选择适合的电池,并设计合理的电池管理系统,以提供稳定的电源供应。
4.数据采集与处理:手提电子秤需要采集传感器测得的重量数据,并进行相应的处理,计算得出准确的重量数据。
因此需设计合适的数据采集与处理模块,确保测量结果的准确性。
软件设计:1.人机界面设计:手提电子秤需要设计一个用户友好的界面,使得使用者能够直观地了解测量结果。
可采用数字显示屏等方式展示数据,同时提供一些功能按钮,如切换单位、归零等。
2.数据处理算法:手提电子秤的重量数据需要经过一系列处理算法才能得出准确的结果。
可根据传感器类型和特性,选择合适的数据处理算法,如滤波算法、校准算法等。
3.单元切换功能:手提电子秤一般可以支持多种单位的切换,如千克、克、磅等。
设计时需考虑到不同单位之间的转换关系,并提供相应的功能按钮或操作方式。
4.错误处理与提示:在使用过程中,可能会出现各种错误情况,如传感器故障、重量超出范围等。
需要设计相应的错误处理与提示机制,给予用户准确的错误信息。
总结:手提电子秤的设计与实现需要综合考虑硬件和软件两个方面的要求。
在硬件设计中,需要选择合适的传感器、设计便携的外观和电池管理系统;在软件设计中,需要设计用户友好的界面、合适的数据处理算法、单位切换功能以及错误处理与提示机制。
电子秤设计报告范文
![电子秤设计报告范文](https://img.taocdn.com/s3/m/94f206a44bfe04a1b0717fd5360cba1aa9118c56.png)
电子秤设计报告范文一、简介电子秤是通过电子传感器测量物体质量的一种设备。
随着科技的发展,电子秤取代了传统的机械秤,具有精确、方便、智能等特点。
本次设计旨在研究电子秤的工作原理、设计思路以及实际应用。
二、工作原理电子秤的工作原理主要是利用电子传感器测量物体受力的变化。
当物体放置在电子秤上时,物体的重力作用在电子传感器上产生变化,传感器输出的电信号经过放大、滤波等处理后转化为数字信号,根据这些信号计算出物体的质量,并在显示屏上显示出来。
三、设计思路1.电子传感器选择:我们采用了压力传感器作为电子秤的重要组成部分。
压力传感器能够准确地感知物体施加在其上面的力,是一种较为常见的传感器。
2. 单片机选择:我们选用了Atmega328P单片机作为主控芯片。
Atmega328P具有较强的处理能力和广泛的应用范围,能够满足电子秤的计算和控制需求。
3.显示模块:我们选择了数码管显示模块作为电子秤的显示装置。
数码管显示简单明了,便于用户观察。
4.电源电路:电子秤需要稳定的电源供电。
我们设计了一个直流稳压电源电路,保证电子秤的正常运行。
五、设计步骤1.搭建电子秤平台:设计一个结构稳定的平台,并安装压力传感器在其下方。
2.连接电路:将压力传感器与单片机连接,并接入电源电路和数码管显示模块。
3.编写程序:利用C语言编写单片机的程序,实现电子秤的各项功能,如AD转换、数据处理、结果显示等。
六、实际应用七、结论本次设计成功实现了一个简单的电子秤,通过压力传感器、单片机和数码管的协作,能够准确测量物体的质量。
电子秤的设计思路和步骤简单明了,且应用广泛,有良好的实际应用前景。
【电子秤设计实验】电子秤实验报告
![【电子秤设计实验】电子秤实验报告](https://img.taocdn.com/s3/m/9a07fa48c1c708a1294a4405.png)
【电子秤设计实验】电子秤实验报告【--个人简历制作】便携式电子秤的设计实现班级:学号:姓名:摘要手提电子秤具有称重精确度高,简单实用,携带方便成成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点。
是家庭购物使用的首选。
本次实验目的在于:通过对便携式电子秤的设计与制作,了解电阻应变片的工作原理,掌握其使用方法;掌握数码显示电路的设计使用方法;掌握模数转换器、仪用放大器的使用方法;掌握电子电路系统设计的基本方法,培养提高综合利用多学科相关知识进行初步工程设计与实际装调系统电路的能力。
本次便携式电子秤设计采用箔式电阻应变片E350~ZAA作为传感器,将力信号转换为电压信号,差动电路采用INA114来放大微小电压信号,转换电路采用双积分A/D转换器ICL进行A/D转换,显示电路采用LED数码管。
最终实现了将被称重物体的质量显示在数码管上的功能,称重范围为2kg 以内,单位为g。
经过最终测量,所设计制作完成的电子秤称重最大绝对误差为5g,关键词:便携式;电子秤;应变片; 7107一、设计选题及设计任务要求设计选题:便携式电子秤的设计实现任务与要求:设计一个LED数码显示的便携式电子秤,要求如下1.采用电阻应变式传感器2.称重范围为0 ~ 2kg3.测量精度:不低于20克二、方案设计与论证设计方案:方案一:基于单片机的便携式电子秤1)原理框图图1-1 基于单片机的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理及单片机程序流图称重传感器根据压力的变化提供相应的线性变化的电信号,该电信号经过高精度差动放大器放大。
输入给双积分型模数转换器。
转化为数字信号,数字信号可直接由单片机以串行方式读入。
单片机选用STC89C52型单片机,P0口定义为输出口,其中P0.0~P0.6输出要显示数据的段码。
P1口中的P1.0~P1.3也定义为输出,显示输出数据的位码。
显示器用动态扫描。
3)该设计方案优缺点a.优点:该系统采用了单片机作为显示模块的驱动电路,具有较好的系统扩展性,在显示压力的同时,还可以通过单片机的其他管脚输出信号以达到的功能的扩展。
便携式手提电子称的设计
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第一节绪论1.1电子秤的发展过程及其优点和意义50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。
60年代初期出现机电结合式电子衡器以来,经过40多年的不断改进与完善,我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。
我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际水平。
电子衡器制造技术及应用得到了新发展。
电子称重技术从静态称重向动态称重发展:计量方法从模拟测量向数字测量发展;测量特点从单参数测量向多参数测量发展,特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。
通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求,电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化;其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高;其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能;其应用性能趋向于综合性和组合性。
电子秤属于电子衡器的一种,它的发展也遵循这一趋势。
随着时代科技的迅猛发展,微电子学和计算机等现代电子技术的成就给传统的电子测量与仪器带来了巨大的冲击和革命性的影响。
常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代,使得传统的电子测量仪器在远距离、功能、精度及自动化水平定方面发生了巨大变化,并相应的出现了各种各样的智能仪器控制系统,使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。
做为重量测量仪器,智能电子秤在各行各业开始显现其测量准确,测量速度快,易于实时测量和监控的巨大优点,并开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称,成为测量领域的主流产品。
1.1.1 手提电子秤在日常生活中的应用随着生活水平的提高,商品的种类和样式越来越来多,我们出门买东西无论是在超市还是在市场都经常会用到电子称,电子称在我们的日常生活中已经成为必不可少的工具,手提电子秤具有称重精确度高,简单实用,成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点受到人们的喜爱,是家庭购物使用的首选。
所以近年来,手提电子秤得到了快速的发展。
手提式电子秤
![手提式电子秤](https://img.taocdn.com/s3/m/b79ea922a5e9856a561260a2.png)
• • • • • • • • • • • • • • • • • • •
SUBB A,#3 MOV P3.7,C POP Acc ;报警电路 MOV B,#0AH MUL AB MOV 31H,B MOV B,#0AH MUL AB MOV 32H,B MOV B,#0AH MUL AB MOV 33H,B MOV P1,#0FFH MOV 5AH,30H MOV 5BH,31H MOV 5CH,32H MOV 5DH,33H LCALL XS LJMP WAIT
• 对式(2--1)求全微分,即求出电阻丝伸长后,他的电阻 值改变了多少。我们有:
• ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 • = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L =(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/L = K *ΔL/L
• • • • • • • • • • • • • • • • • • •
WAIT: CLR START SETB START CLR START CLOOP: CPL CLOCK JNB EOC,CLOOP SETB OE MOV ADCDATA,P0 CLR OE MOV A,ADCDATA MOV 40H,A MOV B,#05H MUL AB MOV 30H,B PUSH Acc MOV A,30H CLR C
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
MOV 30H,#17 MOV 31H,#5H MOV 32H,#0H MOV 33H,#17 MOV R0,50 LOOP:LCALL XS DJNZ R0,LOOP LJMP MAIN ;----------XS: MOV A,30H MOV DPTR,#TBL1 MOVC A,@A+DPTR MOV P1,A CLR FIRST LCALL DEL2 SETB FIRST MOV A,31H MOV DPTR,#TBL MOVC A,@A+DPTR MOV P1,A CLR SECOND
电子秤设计与制作
![电子秤设计与制作](https://img.taocdn.com/s3/m/59c53d9db04e852458fb770bf78a6529647d3531.png)
判断、分析、各种运算 • 运算结果送到内存贮器,需要显示时,CPU发出指令,从
内存贮器中读出送到显示器显示,或送打印机打印
R1R2 R3R4
当:R1 = R2 = R3 = R4 = R R+△R1、R+△R2、R+△R3、R+△R4
V R R 1 R R 4 e R R 1 R R 2R R 3 R R 4
Ve R 1 R 2 R 3 R 4 4R R R R
在力的作用下,R1、R3被拉伸,阻值增大,△R1、△R3正值, R2、R4被压缩,阻值减小,△R2、△R4为负值。
电子秤设计与制作
(三)电子秤主要部件
称重传感器 1.常用各种称重传感器: 电阻应变式、电容式、压磁式、压电式、谐振式等 2.电阻应变式称重传感器:电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感
元件上,然后以适当方式组成电桥的一种将力(重量)转换成电信号的传感器。
电子秤设计与制作
若不考虑Rm,在应变片电阻变化以前,电桥 的输出电压为: V R1 R4 e
2、硬件设计与制作 3.电源部分
DRAWN BY JIMOOM
桥式整流
1
T1
D1
U2 稳压管
LM7808
1 Vin
Vout 3
限流电阻
D2 R2 2.2 2W
4007
U3 稳压管
LM7805
VDD
1 Vin
Vout 3
GND 2
GND 2
220V AC
智能电子秤的设计与实现研究
![智能电子秤的设计与实现研究](https://img.taocdn.com/s3/m/0e993bf98ad63186bceb19e8b8f67c1cfad6eec9.png)
智能电子秤的设计与实现研究智能电子秤已经成为现代家庭生活中不可或缺的工具,它的出现将人们从繁琐的计量过程中解放出来,让我们更加轻松便捷地完成各种测量工作。
在本文中,我们将探讨智能电子秤的设计与实现研究。
一、智能电子秤的构造与原理智能电子秤通常包含四个关键元件:称量传感器、AD转换器、微处理器和显示屏。
称量传感器是整个电子秤的核心部件,在称量过程中通过量化转换将物体重量转化为电信号;AD转换器将模拟信号转化为数字信号,微处理器则通过读取和处理数字信号,最终将结果显示在屏幕上。
智能电子秤的原理主要由两个部分组成:称重部分和数据处理部分。
称重部分通过称量传感器实现物体的重量测量,然后将数据传递给AD转换器进行转换和处理;数据处理部分则由微处理器来完成,通过编程算法处理AD转换器输出的数据,最终将结果以数字形式显示在液晶屏幕上。
二、智能电子秤的设计与实现对于智能电子秤的设计,我们需要考虑以下几个因素:1.精准度:智能电子秤的精度是至关重要的。
为了确保精准度,称量传感器应该具有高精度和高灵敏度,并且在秤体设计过程中应该考虑到不同重量范围的测量能力。
2.便携性:智能电子秤通常需要在各种环境下使用,因此在设计时,需要考虑到便携性和易于携带性。
为此,秤盘和秤体的设计应该具有轻便和易于携带的特点。
3.多功能性:智能电子秤应该具有多种测量功能和单位的选择,这样用户可以方便地选择不同的测量模式,准确地测量各种物体的重量。
基于以上因素,我们可以设计一款智能电子秤的实现方案:1.硬件实现:在硬件方面,我们使用高精度的称量传感器作为电子秤的核心部分,并且在秤盘和秤体的设计上采用轻便、耐用的材料。
同时,在AD转换器和微处理器的选择上,我们应该考虑到高速、高精度和稳定性等因素。
2.软件实现:在软件方面,我们需要设计一个符合测量需求的界面,并实现多种测量模式和单位的选择。
此外,我们需要开发测量算法,以确保测量的准确性和稳定性。
最后,我们需要将算法和数据处理程序嵌入微处理器中,使之与称量传感器进行协同工作。
简易电子称的设计与实现
![简易电子称的设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/29ebe31cb80d6c85ec3a87c24028915f814d8479.png)
简易电子称的设计与实现
简易电子称的设计与实现是一项技术性任务,需要熟悉电子测量技术、智能接口设计、传感器原理以及电子称的工作原理。
针对简易电子称设计与实现,基本流程如下:
1. 确定机器的功能特性。
根据使用场景和用户需求,要精确定义机器功能及指标,如量程、精度、响应速度等。
2. 进行测量技术分析。
根据电子称的使用场景,确定测量技术方案,如力传感器,惯性传感器,电容传感器,电桥传感器等。
3. 设计接口和电路。
根据设备的功能需求,根据传感器选择的型号,设计接口模式,如串口,以太网,USB,I2C,GPIO等,同时设计电路,接口,信号和电源等连接方式。
4. 智能设备接入。
传感器原理以及电子称的工作原理,基于智能设备的实现,例如IOT智能传感器实现,PCB设计以及调试。
5. 系统调试。
选择合适的测试仪器,调整设备各个参数,进行系统调试,确保设备在误差范围内正常工作。
6. 安全性测试。
对设备进行安全性测试,测试设备在电磁干扰、温度、高压、自恢复能力等方面的表现,确保设备能够安全可靠地运行。
7. 抗干扰测试。
对设备进行抗干扰测试,测试设备在不同的环境条件下的性能表现,确保电子称可以长时间稳定、准确地工作。
综上所述,简易电子称的设计与实现需要熟悉电子测量技术、智能接口设计、传感器原理以及电子称的工作原理,并根据使用场景和用户需求进行机器功能定义,采用各种传感器技术,完成接口和电路的设计,并进行安全性和抗干扰性测试,以确保设备的安全可靠性。
单片机中的电子秤设计与实现
![单片机中的电子秤设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/db01068f88eb172ded630b1c59eef8c75fbf9525.png)
单片机中的电子秤设计与实现在当前的科技发展中,单片机技术的应用越来越广泛。
在生活中,电子秤是我们经常使用的一种设备,它通过测量物体的重量来达到称重的目的。
本文将介绍如何使用单片机来设计和实现电子秤。
一、电子秤的工作原理电子秤是利用物体的质量与力的关系来测量重量的。
其工作原理可以简单分为以下几个步骤:1. 传感器:传感器通常采用应变片或者负载传感器。
当物体放在电子秤上时,它产生的压力被传递到传感器上引起应变,传感器产生电信号。
2. 运算放大器:传感器输出的电信号需要经过运算放大器进行放大和滤波处理,以提高精度和稳定性。
3. 数字转换器:经过运算放大器处理后的模拟信号需要通过模数转换器(ADC)转换为数字信号,以便单片机能够进行处理和显示。
4. 单片机:经过ADC转换后的数字信号被传输到单片机中,单片机对其进行处理并进行相应的算法运算。
5. 显示装置:单片机处理完毕后,将结果通过显示装置展示给用户。
二、电子秤设计1. 硬件设计电子秤的硬件设计需要选取合适的传感器、运算放大器、ADC模块和显示装置等组件。
在设计中需要考虑秤台的尺寸、重量范围以及精度要求等因素。
2. 软件设计电子秤的软件设计是指单片机程序的编写。
根据电子秤的工作原理,需要编写相应的算法来处理传感器输出的模拟信号,进行AD转换和计算操作,最后将结果通过显示装置进行展示。
三、电子秤实现1. 硬件实现根据设计的硬件方案,进行电子秤的组装和接线。
确保传感器、运算放大器、ADC模块和显示装置等元件能够正常工作。
2. 软件实现按照软件设计的要求,将单片机程序烧录到相应的芯片中。
通过单片机的IO口与硬件进行连接,确保单片机能够正常接收和处理传感器的输入信号,并将计算结果传送到显示装置。
四、电子秤的应用电子秤的应用非常广泛,常见的场景包括商超超市的商品称重、厨房食材称重、实验室样品称重等。
电子秤的使用方便、准确度高,能够提高工作效率和减少人工操作的误差。
便携式电子称设计
![便携式电子称设计](https://img.taocdn.com/s3/m/e2b45c80ba4cf7ec4afe04a1b0717fd5360cb29d.png)
便携式电子称设计便携式电子称是一种小巧轻便的电子设备,用于测量物体的重量。
它通常由一个称量平台和一个数字显示屏组成,使用电子传感器来准确测量物体的重量,并将结果显示在屏幕上。
便携式电子称被广泛应用于日常生活中的多个领域,例如厨房烹饪、旅行行李称重和快递物流等。
设计一款便携式电子称需要考虑多个因素,包括结构设计、传感器选择、电路设计和用户界面等。
首先,在结构设计方面,便携式电子称的外形应该小巧轻便,方便携带。
可以考虑采用折叠式或可拆卸式设计,使得称量平台和显示屏可以分开存放,减小体积。
同时,也要确保结构稳固,使得电子称能够在使用过程中保持平衡和稳定。
其次,在传感器选择方面,应该选择高精度、高稳定性的电子传感器。
常见的传感器包括应变片传感器、压力传感器和负载传感器等。
这些传感器可以通过电子信号转换为物体的重量,并输出给显示屏进行显示。
此外,为了增加电子称的准确性,还可以考虑添加温度补偿功能,以对传感器的温度变化进行补偿,提高测量精度。
然后,在电路设计方面,便携式电子秤应该采用低功耗的设计方案,以延长电池寿命。
同时,还应该考虑添加保护电路,防止因电池过放或过充导致的损坏。
另外,可以添加干扰滤波电路,以减小外界干扰对测量结果的影响。
最后,在用户界面设计方面,便携式电子称应该具有简单直观的操作界面,方便用户使用。
显示屏应该清晰易读,显示测量结果并提供其他功能信息。
可以考虑添加触摸屏或按键,用于用户输入和选择相关功能。
总之,便携式电子称的设计需要综合考虑结构设计、传感器选择、电路设计和用户界面等多个因素。
通过合理的设计,可以实现小巧轻便、准确稳定的便携式电子称,以满足用户的需求。
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郑州轻工业学院传感器及应用系统课程设计说明书手提电子秤电路设计姓名:专业班级:学号:指导老师:时间:郑州轻工业学院课程设计任务书题目手提电子秤电路设计专业、班级学号姓名主要内容、基本要求、主要参考资料等:一、设计内容:(1)整体电路设计(画出电路组成框图);(2)信号检测电路设计;(3)信号放大电路设计,电路参数选取、数据计算;(4)A / D转换电路设计;(5)显示电路设计。
二、设计要求:(1)采用电阻应变式传感器组成测量电桥;(2)电路组成:测量电桥、运算放大电路、A / D转换、显示电路;(3)称重范围为:2~5kg;(4)假设在实验装置上进行模拟实验,测量出需经实验确定的参数或系数;(5)写出5000字左右的工作原理说明,附系统图一张。
三、主要参考资料:完成期限:2012年6月11 日-2012年6月15日指导教师签章:专业负责人签章:2012年 6 月 8 日手提电子秤电路设计电子信息工程级班指导老师:摘要:本文在查阅、分析了现有的几种不同的测量原理分析了电阻应变式传感器,并对基于电阻应变式传感器的手提电子秤电路进行了深入探讨和研究。
该系统分为称重传感器模块、放大电路模块、AD转换模块、单片机控制模块和显示模块。
经过分析,最终确定了采用S型称重传感器来设计手提电子秤电路。
在硬件电路中,详细的阐释了各个模块的实现原理,分析了以AT89S52单片机为主控单元的系统硬件和软件设计,并对该系统进行误差分析,使我们对于系统的各种性能有了进一步认识。
分析和仿真效果显示,该系统对量程以内的物品称量达到了精度,其主要技术指标达到了系统设计要求。
关键词:S型称重传感器;放大电路;AD转换;称重1概述随着生活水平的提高,商品的种类和数目越来越多。
我们出去买东西或者自己在家称量东西都会用到电子秤,电子秤在我们的日常生活中成为了必不可少的工具。
手提式电子秤便携式手提电子秤具有称重精度高、简单实用、携带方便、成本低、制作简单、测量准确、分辨率高、不易损坏和价格便宜等优点,是家庭生活必备的产品。
本系统采用以电阻应变式传感器作为称量核心,然后经过放大电路对信号进行放大,再经过AD转换,最后交由单片机进行数据处理,并由液晶显示。
系统硬件原理图如下图:系统硬件原理图由S型称重传感器称重,然后产生的微弱信号经过差动放大器放大,经过AD转换,经单片机处理显示。
它的各部分电路的说明如下。
(1) S型称重传感器;它属于电阻应变式传感器。
S型称重传感器是传感器中最为常见的一种传感器。
弹性体(弹性元件,敏感梁)在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在他表面的电阻应变片(转换元件)也随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化(增大或减小),再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流),从而完成了将外力变换为电信号的过程。
(2) 差动放大电路;芯片采用的是OP07放大器。
微弱电压信号经过第一级差分式电路;此电路是具有深度电压串联负反馈电路。
然后再经过第二级同向比例放大器,最后得到AD芯片可采集到的电压信号。
(3) AD转换电路;电压信号经过AD芯片转化为数字信号输入到单片机。
(4)单片机处理电路;单片机采用的是AT89C52,;利用烧进片子里的程序,来对AD芯片得到的数字信号进行处理。
(5) 显示电路;显示采用的是LCD1602,把重量信息显示出来。
2 手提电子秤硬件电路设计系统由五大部分组成:(1)S型称重传感器采集电路(2)差分放大电路(3)AD转换电路(4)单片机控制电路(5)液晶显示电路控制单元由单片机AT89S52和周围器件构成。
AT89S52是一个8k字节可编程EPROM的高性能微控制器。
它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容,因而是一种功能强大的微控制器,它对很多嵌入式控制应用提供了一个高度灵活有效的解决方案。
在这个系统里,它的作用是对AD芯片进行控制,形成必要的时序、控制LCD字符的显示、以及对采集到的数据进行运算。
2.1 控制电路AT89S52单片机最小系统由AT89S52单片机及其外围电路组成。
AT89S52单片机在高温环境中稳定性好,支持在线编程ISP,无需专用的编程器,方便调试.AT89S52单片机对很多嵌入式控制应用提供了一个高灵活有效的解决方案。
它的作用是对AD芯片进行控制、形成必要的时序、控制LCD字符的显示。
AT89S52单片机各个引脚分布如下图,20和40管脚分别是地和电源;9管脚接的是复位电路;18和19管脚接的是晶振电路;P0口接上拉电阻,并和LCD1602相连驱动液晶;1,2,3和4管脚和AD芯片(SPI总线)的管脚相连,用以对AD芯片进行控制。
2.2 S型称重传感器采集电路本设计采用的电阻应变式传感器;具体采用的是S型称重传感器。
S型称重传感器是传感器中最为常见的一种传感器,主要用于测固体间的拉力和压力,通用也人们也称之为拉压力传感器,因为它的外形像S形状,所以习惯上也称S型称重传感器,此传感器采用合金钢材质,胶密封防护处理,安装容易,使用方便,适用于吊秤,配料秤,机改秤等电子测力称重系统。
对于测量电路采用的是电阻应变片组成的全桥测量电路。
因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高,各臂参数一致,各种干扰的影响容易相互抵销。
电阻应变式传感器的工作原理:电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上,即成为一片应变片。
它的一个重要参数是灵敏系数K。
设有一个金属电阻丝,其长度为L,横截面是半径为r的圆形,其面积记作S,其电阻率记作ρ,这种材料的泊松系数是μ。
当这根电阻丝未受外力作用时,它的电阻值为R:R = ρL/S(Ω)(2—1)当他的两端受F力作用时,将会伸长,也就是说产生变形。
设其伸长ΔL,其横截面积则缩小,即它的截面圆半径减少Δr。
此外,还可用实验证明,此金属电阻丝在变形后,电阻率也会有所改变,记作Δρ。
对式(2—1)求全微分,即求出电阻丝伸长后,它的电阻值改变了多少。
我们有:ΔR= ΔρL/S+ ΔLρ/S–ΔSρL/S2(2—2)用式(2—1)去除式(2—2)得到:ΔR/R= Δρ/ρ+ ΔL/L–ΔS/S(2—3)另外,我们知道导线的横截面积S = πr2,则Δs= 2πr*Δr,所以ΔS/S= 2Δr/r(2—4)从力学知识我们知道:Δr/r= -μΔL/L(2—5)其中,负号表示伸长时,半径方向是缩小的。
μ是表示材料横向效应泊松系数。
把式(2—4)(2—5)代入(2—3),有ΔR/R= Δρ/ρ+ ΔL/L+ 2μΔL/L=(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/L= K *ΔL/L(2—6)其中, K = 1 + 2μ+(Δρ/ρ)/(ΔL/L)(2—7)式(2—6)说明了电阻应变片的电阻变化率(电阻相对变化)和电阻丝伸长率(长度相对变化)之间的关系。
需要说明的是:灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数,它和应变片的形状、尺寸大小无关,不同的材料的K值一般在1.7—3.6之间;其次K值是一个无因次量,即它没有量纲。
桥式测量电路有四个电阻,电桥的一个对角线接入工作电压E,另一个对角线为输出电压Uo。
当四个桥臂电阻达到相应的关系时,电桥输出为零,否则就有电压输出。
硬件原理图如下图:本设计用的是S型称重传感器,全桥测量。
当有重物放到手提电子秤上的挂钩时,Rd和Rb受到拉伸,Ra和Rb受到挤压。
导致电阻上的应变片产生了应变,Ra电阻值会变小,Rd电阻值会变大,进而会引起电压的变化;Ra变小,分压小;Rd变大,分压大;进而输出电压会变化而且两路输出电压存在压差。
Ra输出端电压大于Rd输出端电压。
两路输出后,再接差分式放大电路。
电路中加入电位器的作用是调零。
因为在未加重物时,电子秤上的挂钩也会使应变片产生应变,桥路输出电压为零。
而这个是我们不想要的;所以加上电位器对电路进行调零补偿。
本设计中,由于S型传感器网上详细资料很少,所以对于相关参数,比如灵敏度系数就按书上一般范围取值进行估算。
一般为1.4-1.8;对于又全桥时U=EKε,可以根据公式求得最大应变。
2.3 放大电路由于桥路输出的电压很是微弱,所以我们采用了放大电路对其放大,以便后面AD电路的转换。
传感器输出的模拟信号比较微弱,所以需要外部放大电路来获得足够的增益。
对于放大器有很多,我们采用的是比较常用的,模电书上介绍过的具有高输入阻抗,高共模抑制比的差动放大器。
差动放大器能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移。
本设计采用了两级放大,第一级为差动放大器,由U2,U3组成;它常被用作多级放大器的前置级。
第二级采用的也是差动放大器,由U3组成。
电路图如下:根据运算放大器的虚短虚断得,第一级放大倍数为1+(R4+R3)/R5;第二级放大倍数为R8/R7。
放大器的型号选的为OP07。
OP07芯片是一种低噪声,非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07具有非常低的输入失调电压(对于OP07A 最大为25μV ,所以 OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低(OP07A为±2nA)和开环增益高(对于OP07A为300V/mV)的特点,这种低失调、高开环增益的特性使得 OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
下面是OP07管脚分布图以及它的一些参数。
超低偏移: 150μV最大。
低输入偏置电流: 1.8nA 。
低失调电压漂移: 0.5μV/℃。
超稳定,时间: 2μV/month 最大高电源电压范围:±3V至±22V同时我也对OP07进行了PROTEUS仿真测试。
画的是第二级放大的电路,其放大倍数约为82倍。
输入压差为50mV,经过放大,得到输出电压为4.1V;基本实现了预想的放大效果。
本设计第一级放大倍数为13倍;由书上得知,当为满量程5Kg时,桥路输出电压为4.6mV;如果近似看成线性的,那么当满量程为4Kg时,桥路输出电压为3.68 mV 进而得到第一级输出压差;由后面AD转换芯片分辨率及基准电压,可求得最大二级放大电压值,进而可求的第二级放大倍数。
经过计算可得相应的阻值。
2.4 AD转换电路经过放大后的模拟量就作为AD电路的输入端,经过AD转换得到相应数字量传至单片机处理。
本设计AD芯片我选的是TCL2543。
TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。
由于是串行输入结构,能够节省51系列单片机I/O资源;且价格适中,分辨率较高,因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。
TLC2543具有SPI(串行外设端口)总线结构。
有四个控制管脚:,DATA_INRUT,CS 端,DATA_OUTPUT和时钟脉冲端。