称重传感器课程设计
传感器课程设计报告---数显电子秤
传感器课程设计报告题目：数显电子秤学院专业班级姓名学号指导教师设计时间成绩目录第一节设计任务与方案构思 (3) (3) (3) (3)第二节硬件电路的设计 (4)电阻应变式传感器的选择 (4)前级放大电路的设计 (6)ADC0809 A/D转换器 (6)LED显示电路的设计 (8)2.5 总体工作电路原理图 (9)第三节软件的设计 (10)第四节设计总结 (12)参考书籍 (13)数字电子秤设计第一节设计任务与方案构思设计任务及要求1)设计一款便携式家用电子秤，用LED数码管显示被称物体的质量；2)测量范围在100公斤之内；3)放置超过100公斤重物时能够对承重板位置进行限定以保护电阻应变片；4)运用电阻应变式传感器，采用全桥测量电路进行压力信号检测；5)电路由全桥测量电桥、三级运算放大电路、A/D转换电路及LED数码管显示电路组成；6)写出详细的设计报告。
系统构思与方案论证该电子秤可采用单片机为主要部件。
首先利用电阻应变式传感器配合全桥测量电路将压力信号变换成模拟电信号，经前级放大后送入A/D转换芯片变成数字信号，然后送至单片机进行运算及处理，计算出被测物体的质量，最后把被测结果送至数码管进行数字显示。
电阻应变式传感器价格低廉，性能可靠，是压力传感器中应用最多的一种。
采用全桥测量电路可使系统产生的误差更小，输出的数据更精确。
前级放大器可由三级运算放大电路组成，对传感器输出的微弱模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求，在本设计中可以采用ADC0809模/数转换芯片。
采用该芯片的优点是教材中对该芯片介绍较多，其采样时序由单片机产生，子程序有成熟范例。
基本工作原理及原理框图该电子秤基本工作原理框图如图1-1所示。
1-1 基本工作原理框图第二节硬件设计2.1 传感器的选择电阻应变式传感器的组成及工作原理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变形转换成电阻变化的元件。
第5课智能电子秤---称重传感器教学设计
第5课智能电子秤---称重传感器教学设计《智能电子秤---称重传感器》教材分析本课教学内容分为三部分。
第一部分以日常生活中的电子秤引出称重传感器。
第二部分介绍称重传感器的应用。
第三部分通过介绍车辆超载自动监测系统，体现了物联网的实际应用。
学情分析学生经过前面的学习，对各类传感器已经有了基本的认识，并能对传感器进行解释和描述。
同时，本课中还安排了学生计算自己的体重指数，通过与标准体重指数值的对比，促进学生健康意识的提升。
预设教学目标1.通过自主学习和知识迁移，对称重传感器做出解释和描述。
2.通过对常见电子秤的了解，认识称重传感器及其应用。
3.通过对车辆超载自动监测系统的分析，了解物联网应用系统，知道传感器技术是信息感知的重要技术之一。
4.通过个人体重指数的计算和对比，促进学生健康意识的提升。
教学重点认识称重传感器及其应用。
教学难点传感器技术是信息感知的重要技术之一。
课时安排：1课时预设教学过程：一、导入你知道自己的体重吗?(让学生)描述使用过的称重器具。
(教师出示常见的体重计图片，选择并做适当描述)学生结合生活实际回答二、新授1、电子体重计问题：电子体重计与传统体重计相比，最大的特点是什么?特点：直接给出体重数值。
思考：结合以往学习经验，电子体重秤中是否应该含有传感器?你能给它命名吗?(若有问题，教师可以出示前面学过的几类传感器的解释)教师小结、揭题指出：称重传感器—能够将物体重量转换为电信号的电子器件。
2．称重传感器的应用(1)介绍称重传感器应用产品。
观看视频：电子秤视频材料。
(2)车辆超载自动监测系统。
阅读教材：教材第17页内容。
问题：称重传感器在该系统的作用?对车辆称重的主要目的是什么?教师小结称重传感器作用：感知车辆载重。
监测系统的目的：监测车辆是否超载，超载则报警。
结论：传感器技术是信息感知的重要技术之一。
(3)问题：车辆超载会带来怎样的影响?出示超载造成的危害或事故图片。
小结：防止车辆超载，避免或减少事故危害的发生。
称重系统的课程设计
称重系统的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解称重系统的基本原理，掌握质量、重力和测量等基本概念。
2. 使学生掌握称重传感器的工作原理及其在称重系统中的应用。
3. 帮助学生了解电子秤、台秤等日常称重设备的结构、原理及使用方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、解决实际称重问题的能力。
2. 提高学生动手实践能力，学会使用称重设备进行物体质量的测量。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能在小组讨论中分享观点，共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学科的兴趣和探究精神，激发学习热情。
2. 增强学生的质量意识，认识到精确测量在生产和生活中的重要性。
3. 培养学生遵守实验规程、尊重事实的科学态度。
本课程针对五年级学生设计，结合学科特点、学生认知水平和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习，学生将能掌握称重系统的基本知识和技能，提高实践操作能力，培养科学精神和团队协作意识。
二、教学内容1. 基本概念：质量、重力、测量、称重系统原理。
- 教材章节：第一章 物理量的测量2. 称重传感器工作原理及其应用：- 教材章节：第二章 传感器及其应用3. 电子秤、台秤等日常称重设备的结构、原理及使用方法：- 教材章节：第三章 力学测量仪器4. 实际称重问题分析及解决方法：- 教材章节：第四章 力学问题分析与解决5. 动手实践：使用称重设备进行物体质量测量。
- 教材章节：第五章 实验与实践活动教学内容安排和进度：第一课时：基本概念学习，介绍质量、重力、测量及称重系统原理。
第二课时：学习称重传感器工作原理及其应用。
第三课时：讲解电子秤、台秤等日常称重设备的结构、原理及使用方法。
第四课时：分析实际称重问题，探讨解决方法。
第五课时：动手实践，分组进行物体质量测量实验。
教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节和课程目标，有序安排教学活动，使学生在理论学习与实践操作中掌握称重系统的相关知识。
小学信息技术教案智能电子秤称重传感器
小学信息技术教案智能电子秤称重传感器智能电子秤称重传感器的应用于小学信息技术教案智能电子秤在日常生活中是我们经常使用的计量工具之一，如超市、家庭厨房等场所常见。
它通过传感器来测量物体的质量，具备自动计量和数据显示的功能。
在小学信息技术教育中，我们可以通过设计相应的教案，教导学生了解这一技术背后的原理，并培养他们的实践能力、创新思维和对科学技术的兴趣。
1. 教学目标：通过本课程的学习，学生将能够：- 了解智能电子秤的工作原理和应用；- 学习使用传感器进行重量测量和数据显示；- 培养实践能力和创新思维。
2. 教学内容：- 了解智能电子秤的工作原理：通过电子秤教学模型或展示图片，学生将了解到智能电子秤是如何通过称重传感器来检测物体质量，并转化为数字信号进行处理。
- 实践操作：学生将亲自操作智能电子秤进行物体的称重操作。
- 数据处理和结果显示：学生将学习如何读取和处理智能电子秤传递的信号，并通过显示屏或计算机界面进行结果展示。
3. 教学步骤：此教案可分为三个主要步骤：前期准备、实践操作和数据处理与结果展示。
- 前期准备：在教学开始前，教师应做好以下准备工作：- 准备智能电子秤教学模型或实物，以便学生观察和理解智能电子秤的基本原理。
- 对智能电子秤的传感器原理进行简要讲解，激发学生的兴趣。
- 实践操作：- 呈现实际物体：教师可以准备一系列不同重量的实际物体，如书、水果等，供学生操作。
- 操作智能电子秤：学生依次将物体放在智能电子秤上，观察重量显示结果。
- 让学生自行记录测量结果，并对这些结果进行观察和分析。
- 数据处理与结果展示：- 教师向学生讲解如何使用智能电子秤的数据输出接口和软件进行数据传输和处理。
- 学生通过计算机界面或其他适当的方式，将测量结果输入计算机，并进行简单的数据处理（如求平均值、比较大小等）。
- 学生将数据处理后的结果进行展示，可以用图表、文字说明等形式呈现。
4. 教学评估：为了评估学生对本课程的掌握情况，可以采用以下方法进行评估：- 布置作业：要求学生撰写一篇关于智能电子秤工作原理和应用的小论文，提出一些改进或创新的建议。
应变式称重传感器设计(已排版)
应变式称重传感器设计摘要粘贴式电阻应变计广泛应用于当今高精度测力与称重传感器的制造中。
本篇文章为帮助称重传感器设计者计算出称重传感器尺寸大小，从而为获得唯一需要的输出作了充分的准备。
设计者既可以运用有限元分析法经计算机程序（如果可能）来确定称重传感器所需要的尺寸，或运用本文所提供的公式来计算此尺寸。
通过某些假设得出的这些计算公式，另外还有电阻应变计的特性、应力形式、材料特征以及机械加工的偏差都会导致计算结果的一定误差。
在批量制造称重传感器前，应制造几个样机进行组装、测试和标定。
在某些工业中，如航天工业也许只需要一次性的称重传感器，为决定其非线性、重复性和滞后等误差，在使用前对其进行标定是十分重要的。
当计算机被应用于数据处理时，非线性、零点漂移及灵敏度变化，是很容易修正的。
如果称重传感器在使用时要经历强烈的温度变化和外部附加载荷的影响，我们应进行试验并测量出这些影响量所造成的误差。
如果某部分结构（如接头、销子、压杆）用来测量或是被用作称重传感器时，标定和测试就尤为重要了。
称重传感器设计包括许多方面，这里对其制造生产不予讨论，例如，需要对电阻应变计安装技术知识的全面了解，一些电阻应变计制造商提供技术资料的同时，还应提供电阻应变计安装的分类等。
在过去十年中，计算机技术的发展改变了称重传感器的设计、制造与记录方式，例如在电阻应变计被安装后，所有的称重传感器都有一个原始的不平衡（当没有载荷作用时，也有输出信号存在）。
通常零点调整电阻被应用于商业称重传感器，以便消除这种不平衡。
运用计算机程序，零点不平衡数据很容易被除掉。
除了零点调整电阻外，在精密的商业称重传感器中安装了许多电阻，便于补偿诸如零点和灵敏度温度影响。
如果在记录数据的同时，称重传感器的温度也进行了测量，并且当这个称重传感器被标定时，温度造成的误差已被测定，那么就应该运用计算机程序修正最终数据。
商业称重传感器制造商不为计算机提供用于修正原始不平衡或温度影响的数据，因为他们不想局限市场。
(完整版)传感器课程设计_称重传感器应用电路设计
东北石油大学课程设计2012年6 月25任务书课程传感器课程设计题目称重传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名黄俊学号0906********主要内容：使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。
设计开始先查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时显示**.**千克，并有相应的手动校正电路。
基本要求：1．设计以测量显示部分电路为主；2．要绘制原理框图；3．绘制原理电路；4．要有必要的计算及元件选择说明；5．提供元件清单；6．如果采用单片机，必需绘制软件流程图主要参考资料：[1]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].电子科技大学出版社,2004[2] 王琦.电阻应变式称重传感器的设计[J].木材加工机械.2005(3)[3] 缪少勇.浅谈称重传感器工作原理及故障排除[J].科学之友.2010(14)[4] 施昌彦.称重传感器计量规程[J].试验技术与试验机.1987(4)[5]张国维.测控电路[M].机械工业出版社,2007完成期限2012.6.25—2012.6.29指导教师专业负责人2012年6 月25 日摘要在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。
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。
电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性度好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重量测试中有非常广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。
所以电阻应变式力传感器制作的数显电子秤具有准确度高易于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。
关键词：称重传感器、电阻应变计、精度、显示目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (4)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (6)1、测量电路 (6)2、差动放大电路 (7)3、A/D转换 (8)4、显示电路设计 (9)5、系统需要的元器件清单 (10)六、总结 (11)称重传感器应用电路设计一 、设计要求使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。
传感器课程设计报告---数显电子秤
传感器课程设计报告---数显电子秤摘要本实验采用称重传感器(Scale Sensor)以及其他电学元件，经过程序控制，建立数显电子秤系统。
实验主要完成以下工作: 建立系统原理模型，确定系统工作实际要求，设计系统结构；确定芯片及元件；编写程序，完成计量显示功能；实现自动量程运算功能；实现外设接口总线功能，完成计量控制；测试并调试系统。
实验在51单片机应用基础上，运用C语言和Assembly语言，结合多特性器件的结构特点，实现文字、按键、秤台的控制功能，实现了从量程设定到精确测量、计算的全功能数显电子秤系统。
关键词：称重传感器、51单片机、C语言、Assembly1、系统原理本项目属于单片机控制技术在电子秤系统中的应用。
根据需要，本系统由单片机51原件，LCD显示屏，称重传感器及按键，等成分组成。
该系统采用无极性常量电流技术，穿过称重传感器的电阻，当物品放在传感器上时，常量电流会变化，而51 单片机通过AD转换，将这种变化转化为数字量，将该电压输入51单片机，得到实时重量指示。
单片机利用程序，还可以完成计量的功能，以及校准的功能，以及精确的数显计量结果。
2、工作要求根据系统原理，本实验的工作要求有：(1) 确定系统电路结构，并进行原理设计;(2)为实现测量功能，确定称重传感器，设计确定AD转换电路，与AD转换模块实现量程设定；(3)编程51单片机实现从空载重量测量，量程设定，重量计量，及数显等功能；(4)完成系统的调整与调试等工作。
3、系统仿真分析本文采用keil仿真器，仿真数显电子秤系统。
采用51芯片，将称重传感器、LCD显示屏等外设连接在51单片机上，在keil软件中，建立对应文件，完成数显电子秤程序的编写、修改、运行。
仿真中根据程序，绘制数显电子秤系统工作流程图，结合系统原理，完成系统中称重传感器、51单片机、LCD等设备及功能模块之间控制同步操作，即从空载重量测量，量程设定，重量计量，及数显等功能，最后经过合理的设计，得到精确的数显结果。
传感器课程设计称重传感器应用电路设计
东北石油大学课程设计2012年6 月 25任务书课程传感器课程设计题目称重传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名黄俊学号 0906********主要内容：使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克.设计开始先查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时显示＊*.＊*千克，并有相应的手动校正电路.基本要求：1．设计以测量显示部分电路为主；2．要绘制原理框图；3．绘制原理电路；4．要有必要的计算及元件选择说明；5．提供元件清单;6．如果采用单片机，必需绘制软件流程图主要参考资料：［1］黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M］.电子科技大学出版社,2004[2] 王琦.电阻应变式称重传感器的设计［J].木材加工机械.2005(3）[3］缪少勇。
浅谈称重传感器工作原理及故障排除［J］.科学之友。
2010(14）[4］施昌彦.称重传感器计量规程［J]。
试验技术与试验机。
1987（4)[5] 张国维.测控电路［M］.机械工业出版社，2007完成期限 2012.6.25—2012.6。
29指导教师专业负责人2012年 6 月 25 日摘要在我们生活中经常都需要测量物体的重量,于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展,我们对其要求操作方便、易于识别。
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。
电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性度好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重量测试中有非常广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点.所以电阻应变式力传感器制作的数显电子秤具有准确度高易于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。
关键词：称重传感器、电阻应变计、精度、显示目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (4)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (6)1、测量电路 (6)2、差动放大电路 (7)3、A/D转换 (8)4、显示电路设计 (9)5、系统需要的元器件清单 (10)六、总结 (10)称重传感器应用电路设计一、设计要求使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。
电容式称重传感器课程设计
东北石油大学课程设计2012年6 月25任务书课程传感器课程设计题目电容式重量传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名学号主要内容：电容式重量传感器：设计的传感器根据受压不同，输出信号不同。
本设计要求完成重量传感器的设计，采用电容式设计电路。
电容式称重传感器的原理：电容式称重传感器是把被称物体重量转换为电容容量变化的一种传感器。
通常为差动变间距电容式称重传感器，采用调频电路，实际上就是一个具有可变参数的电容器。
基本要求：1、按照技术要求，设想不同的设计方案并进行比较。
2、利用电容的特性设计出一种称重的应用电路。
3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图。
主要参考资料：[1]黄贤武.传感器原理与应用[M].北京：高等教育出版社，2004.38-50.[2]李刚，林凌.现代测控电路[M].北京:高等教育出版社，2004.50-62.[3]孟立凡，郑宾.传感器原理与技术[M].北京：国防工业出版社，2005.68-83.[4] 沙占友.集成传感器应用[M].北京：中国电力出版社，2005.125-144.完成期限2012.6.25—2012.6.29指导教师专业负责人2012年6 月25 日摘要电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，它本身就是一种可变电容器，由于这种传感器具有结构简单，适应性强，体积小，动态响应好，灵敏度高，分辨率高，能实现非接触测量等特点，因而被广泛应用于位移、加速度、振动、压力、压差、液位、检测领域。
此文就以电容式重量传感器来研究。
本文介绍了电容式重量传感器的结构，以及其测量电路，分析电容称重传感器的特性和相关参数选取，通过一系列的资料查询所得结果表明该电容式重量传感器具有很好的稳定性、重复性和无滞后性，具有一定的实用价值。
关键词：电容式传感器；称重；差动；放大；目录一、设计要求及用途 (1)二、方案设计 (1)方案一：电阻应变式称重传感器 (1)方案二：电感式称重传感器 (2)方案三：电容式重量传感器 (2)三、电容式传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (3)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (3)1、单元电路设计 (3)2、器件选择 (4)3、元器件清单 (5)六、总结 (6)电容式重量传感器设计一、设计要求及用途设计的电容式重量传感器电路，当被称重物差动改变电容的间距而使电容发生变化时，振荡器的振荡频率发生相应变化，在鉴频器上变换为振幅的变化，经放大转换成一个直流的高电平信号输出，在称重仪表显示。
应变式称重传感器设计
理工大学现代科技学院《传感器原理与应用》课程设计设计名称应变式称重传感器设计专业班级测控11-2学号2011101471姓名玉堃同组人王鑫王海平设计日期2015年1月理工大学现代科技学院课程设计任务书注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大图纸不必装订）2.可根据实际容需要续表，但应保持原格式不变。
应变式称重传感器设计摘要粘贴式电阻应变计广泛应用于当今高精度测力与称重传感器的制造中。
本篇文章为帮助称重传感器设计者计算出称重传感器尺寸大小，从而为获得唯一需要的输出作了充分的准备。
设计者既可以运用有限元分析法经计算机程序（如果可能）来确定称重传感器所需要的尺寸，或运用本文所提供的公式来计算此尺寸。
通过某些假设得出的这些计算公式，另外还有电阻应变计的特性、应力形式、材料特征以及机械加工的偏差都会导致计算结果的一定误差。
在批量制造称重传感器前，应制造几个样机进行组装、测试和标定。
在某些工业中，如航天工业也许只需要一次性的称重传感器，为决定其非线性、重复性和滞后等误差，在使用前对其进行标定是十分重要的。
当计算机被应用于数据处理时，非线性、零点漂移及灵敏度变化，是很容易修正的。
如果称重传感器在使用时要经历强烈的温度变化和外部附加载荷的影响，我们应进行试验并测量出这些影响量所造成的误差。
如果某部分结构（如接头、销子、压杆）用来测量或是被用作称重传感器时，标定和测试就尤为重要了。
称重传感器设计包括许多方面，这里对其制造生产不予讨论，例如，需要对电阻应变计安装技术知识的全面了解，一些电阻应变计制造商提供技术资料的同时，还应提供电阻应变计安装的分类等。
关键词：传感器，电阻应变式，称重目录第一章方案设计 (3)第二章传感器设计 (3)2.1传感器的选择 (3)2.1.1电阻应变式传感器 (4)2.2 设计分析 (4)2.2.1应变片的测量电路 (4)2.2.2前级放大器部分 (6)2.2.3 A/D转换模块 (7)2.2.4控制模块 (8)2.2.5显示模块 (8)2.2.6键盘输入 (8)2.2.7 电源模块 (9)2.2.8 本部分总结 (9)2.3电路原理图 (10)2.3.1弹性元件的选择 (10)2.3.2 信号转换放大部分 (11)2.3.3 A/D转换部分（ICL7315） (12)2.3.4 单片机控制部分 (13)第三章软件设计 (13)3.1主程序流程图 (14)第四章课设小结 (15)参考文献 (16)第一章方案设计首先是通过压力传感器采集到被测物体的重量并将其转换成电压信号。
称重传感器课程设计
太原理工大学课程设计任务书模拟电子技术课程设计说明一、 课程设计题目：称重传感器二、 设计要求某系列称重传感器需要外配放大器，将其输出的电压信号转换成AD 转换器所需要的电压，AD 转换器的满范围输入电压为1V~4V 。
该系列称重传感器主要技术指标如下： 标准满量程负载 50Kg 灵敏度 2mV/V 标准输出电阻 350Ω 供桥电源电压 10V三、 参考电路四、 工作原理该电路由三部分构成：基本电压源电路、测量电桥电路、放大电路。
本实验中，需基本电R3压源电路、放大电路以及偏移电路。
1、基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的10V 基准电压，采用5V 稳压管与同相比例运算电路结合实现。
2、放大电路：放大电路用于测温桥输出的微小电压变化（△V ）放大，使其满足性能要求。
放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差放放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。
3、偏移电路：本例中，还需对放大后的信号进行偏移处理，将放大信号接入差分比例运算电路。
五、 参数计算1、基准电源电路 （1）1J R .2J R .F R 的计算基准源输出电压为10V ，稳压管电压为5V ，取稳压管的稳定电流为10mA 。
根据基准源电路有=01V 10V ，=Z V 5V .Z J J V R R V )1(1201+= 所以121J J R R += 2 得到12J J R R =1选1J R =1K Ω，可得RJ2=1K Ω。
由于JF JFZI R V V =-01 若取JF I =10mA,则有 得到RJF=500Ω。
（2）3J R 电阻和4J R 的计算：由稳压管开始启动的条件：Z D S J J J V V V R R R +≥+434取Vs=11.5V ，则4J R =1K Ω，得到3J R =1K Ω 2、放大电路的计算（1）将输入电压放大为0-3V因为满量程灵敏度，就是在5KN 时，每1V 供桥电压的灵敏度为2mV/V ，所以满量程时放大电路输入电压：Vi=10*2=20mV假设Vi1=20mV ，Vi2=0V 时，输出电压为'0V =3V ，对于放大器有1)21(12340Vi R RR R V Y Y Y Y +=一般希望34Y Y R R 和12Y Y R R 有相同的数量级。
称重传感器的设计
摘要利用所学的应变片和电桥的相关知识，组成称重传感器的电路，运用多级放大电路显示输出，差动放大电路减小误差和漂移，使输出电压与实际重量数值相等，完成传感器的设计制作。
关键词应变片悬臂梁电桥运算放大器差动放大引言随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
正文一、课程设计目的：1、掌握电桥电路的应用；2、测试重量与双孔应变传感器产生的电压关系；3、熟悉传感器设计的步骤。
将课堂学到的理论知识应用于实践。
二、设计原理：1、称重传感器设计原理本课程设计选用的是标准商用双孔悬臂梁式称重传感器，四个特性相同的应变片贴在如图（1）所示位置，弹性体的结构决定了R1 和R3、R2 和R4 的受力方向分别相同，因此将它们串接就形成差动电桥。
当弹性体受力时，根据电桥的加减特性其输出电压为：=4（图1）设计双孔悬臂梁称重传感器应用到的原理：(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。
他的一个重要参数是灵敏系数K。
我们来介绍一下它的意义。
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，这种材料的泊松系数是。
当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R： R=L/S（）（1-1）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L，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少r。
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。
对式（1-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。
《传感器技术》课程设计电子秤报告
测控技术与仪器专业《传感器技术》课程设计任务书课题：电阻应变式电子秤班级学生姓名学号指导教师目录1.1 概述1.2 系统方案框图2.1 检测原理2.2 传感器选择2.3 测量电路介绍2.4 误差分析与修正(1)系统误差(2)随机误差3.1 软件设计方法3.2 测试系统流程图3.3 系统软件附录：1、参考资料 2、元器件表基于电阻式应变片式传感器的电子秤设计电子秤作为现代生活中不可或缺的一部分，在各行各业显现出其测量准确，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秤，成为测量领域的主流产品。
本文设计的电子秤以单片机为核心控制部件，用C 语言作为编程语言来进行软件设计，以全桥压力传感器作为压力感受部件,制作出一套测量范围在0～1.999kg ，最小分度值为0.001kg 的电子秤。
压力传感器输出的电量是模拟量，数值比较小达不到A/D 转换接收的电压范围。
所以送A/D 转换之前要对其进行前端放大、整形滤波等处理。
然后，A/D 转换的结果才能送单片机进行数据处理并显示。
其数据显示部分采用LCD 显示，成本低且能很好地实现所要求的功能。
本高精度电子秤系统可分为单片机控制电路、A/D 转换电路、复位电路、传感器、时钟电路、LCD 显示、滤波电路等几部分，其系统组成如图1所示。
图1 系统组成框图电子秤的测量过程是把重量这种非电参数转换电参数即电压，并通过信号调节电路进行放大，把微弱的电压信号，mV 级的转换成V 级的电压信号，再通过A/D 转换器将电信号转换成数字信号送给单片机处理，单片机实现软件清零，软件调整，软件控制等功能，对A/D 转换器发送的信息进行处理，送入LCD 显示电路，由显示电路输出测量结果。
整个系统实现了用单片机来控制输出，在线性度的确定过程中，需要对程序进行反复的修改，最终实现设计的要求。
2.工作原理电阻式应变片传感器是通过电阻的应变效应进行测量。
系统通过传感器将压力这种物理量转化为电信号，即传感器内部的电阻应变片感应到压力后，电阻发生微小变化，通过全桥测量电路将电阻的微小变化转化成电压的微小变化，ADC0832将信号调整到A/D 能采集的范围，然后由A/D 进行采集转换，接着把采集到的8位高低电平通过DOUT 送到单片机进行处理，单片机处理后，把数字信号输送到显示电路中，由显示电路输出测量结果。
电子称重仪课程设计
电子称重仪课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握电子称重仪的基本原理、使用方法和维护技巧。
通过本课程的学习，学生将能够：1.描述电子称重仪的工作原理和主要组成部分。
2.演示如何正确使用电子称重仪进行称重操作。
3.解释电子称重仪的常见问题和解决方法。
4.分析电子称重仪在不同场景中的应用和重要性。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电子称重仪的基本原理：介绍电子称重仪的工作原理和主要组成部分，如传感器、显示器、电路板等。
2.电子称重仪的使用方法：讲解如何正确操作电子称重仪，包括开机、校准、称重、读数等步骤。
3.电子称重仪的维护技巧：介绍如何保持电子称重仪的准确性和稳定性，包括清洁、保养、更换传感器等。
4.电子称重仪的应用案例：分析电子称重仪在工业、农业、商业等领域的具体应用和重要性。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，如：1.讲授法：教师讲解电子称重仪的基本原理、使用方法和维护技巧。
2.案例分析法：分析电子称重仪在实际应用中的具体案例，让学生了解其重要性。
3.实验法：学生动手操作电子称重仪，加深对仪器使用和维护的理解。
4.讨论法：分组讨论电子称重仪的使用过程中可能遇到的问题和解决方法。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：电子称重仪的使用说明书，介绍仪器的基本原理、使用方法和维护技巧。
2.参考书：介绍电子称重仪的相关知识，供学生课后自学。
3.多媒体资料：制作课件和教学视频，帮助学生更好地理解电子称重仪的工作原理和操作方法。
4.实验设备：准备一定数量的电子称重仪，供学生进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问回答和小组讨论的表现，以考察学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置相关的作业，评估学生对电子称重仪原理和使用方法的掌握程度。
双s型传感器课程设计
基于电阻应变片的S型称重传感器设计1.绪论1.1设计的任务及要求1.正确选取电阻应变片的型号、数量、粘贴方式并连接成电桥；2.选取适当形式的弹性元件，完成其机械结构设计、材料选择和受力分析，并根据测试极限范围进行强度校核；3.完成传感器的外观与装配设计；4.完成应变电桥输出信号的后续电路的设计和相关电路参数计算，绘制电路原理图（4号图纸）；5.按学校课程设计说明书撰写规范提交一份课程设计说明书（6000字左右）；按机械制图标准绘制弹性元件图（4号图纸）,机械装配图各一张（≥3号图纸）；1.2设计的目的意义及发展趋势随着社会的发展，人们对传感器的测量精度，测量范围以及对环境的适应程度都提出立新的要求。
本设计为双梁S型称重传感器，具有精度高、双向承载、便于安装等特点。
在配料秤、机电结合秤、吊钩秤、包装秤、材料力学实验机等设备力值的测量及控制上有着十分广泛的应用。
2.电阻应变片式传感器的工作原理及特点电阻应变片式传感器是把非电物理量转化为电阻变化的一种传感器。
它将具有电阻应变小英的金属丝接入电路，利用金属丝的电阻随着其所受的机械变形而发生相应的变化特性来改变电路的输出电压或电流，并经过相应的测量电路进行转化，从而实现力的测量。
电阻应变片式传感器主要有以下特点：（1）测量灵敏度和精度高，测量范围大；（2）使用寿命长，性能稳定可靠，适应性强；（3）结构简单，尺寸小，质量轻；（4）易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距离测量和遥测；3双梁S型传感器设计方案3.1电阻应变片的选择3.1.1电阻应变片的工作原理电阻应变片的工作原理是金属的电阻应变效应，即金属丝的电阻随它所受机械变形而发生相应的变化的现象。
设金属丝在自由状态下的电阻为Sl R ρ= （1） 其中R 为电阻，ρ为电阻率，l 为金属丝长度，S 为金属丝截面积。
当金属丝因受拉尔伸长时，其电阻发生变化，对式一进行全微分可以得到： ρρρd Sl dS S ldl S dR +-=2 （2） 则电阻的相对变化为： ρρd S dS l dl R R +-=d （3） 式中，ll d 为金属丝长度的相对变化，根据材料力学，它等于金属丝轴向应变l l d =ε；SS d 为截面积的相对变化，因为2r S π=，所以r dr S dS 2=，rdr r =ε称为金属丝径向应变，μεε-r =（μ为材料的泊松系数）；ρρd 为电阻率的相对变化。
检测技术-电容式称重传感器课程设计要点
课 程 设 计2013年4月 5课 程 传感器课程设计题 目 电容式重量传感器设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师任务书课程传感器课程设计题目电容式重量传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名学号主要内容：电容式重量传感器：设计的传感器根据受压不同，输出信号不同。
本设计要求完成重量传感器的设计，采用电容式设计电路。
电容式称重传感器的原理：电容式称重传感器是把被称物体重量转换为电容容量变化的一种传感器。
通常为差动变间距电容式称重传感器，采用调频电路，实际上就是一个具有可变参数的电容器。
基本要求：1、按照技术要求，设想不同的设计方案并进行比较。
2、利用电容的特性设计出一种称重的应用电路。
3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图。
完成期限指导教师专业负责人目录一、设计要求及用途 (1)二、方案设计 (1)方案一：电阻应变式称重传感器 (1)方案二：电感式称重传感器 (2)方案三：电容式重量传感器 (2)三、电容式传感器工作原理 (3)四、电路的工作原理 (3)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (3)1、单元电路设计 (4)2、器件选择 (5)3、元器件清单 (5)六、总结 (6)电容式重量传感器设计一、设计要求及用途设计的电容式重量传感器电路，当被称重物差动改变电容的间距而使电容发生变化时，振荡器的振荡频率发生相应变化，在鉴频器上变换为振幅的变化，经放大转换成一个直流的高电平信号输出，在称重仪表显示。
要求设计的传感器具有结构简单，能实现非接触测量，适应性强，体积小，灵敏度高，分辨率高等特点。
重量传感器主要应用在各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安全过载报警、材料试验机等领域。
如电子汽车衡、电子台秤、电子叉车、动态轴重秤、电子吊钩秤、电子计价秤、电子钢材秤、电子轨道衡、料斗秤、配料秤、罐装秤等。
二、方案设计目前称重传感器的敏感元件的类型主要有应变片、电容、电感等。
智能电子秤——称重传感器教案.
师：总结所以要防止车辆超载，避免或者减少事故危害的发生。
师：车辆超载会带来危害，那我们身体超重是否也会对健康造成影响呢？
师布置任务自学书P18，了解体重指数，回答以下问题。
问题1：体重指数的计算公式是？
问题2：体重指数在什么范围内属于健康？
问题3：你自己的体重指总1课时）
课题
第5课智能电子秤——称重传感器
课型
新授课
教学目标
（1）通过自主学习和知识迁移，对体重器做出解释和描述。
（2）通过常见体重器与电子体重计的对比，认识称重传感器及应用
（3）通过对车辆超载自动监测熊的分析，了解物联网应用系统，知道传感器是信息感知的重要技术之一。
（4）通过个个人体重指数的计算和对比，促进学生健康意识的提示。
师：交流得出结论要注意合理饮食保持健康的身体。
师：通过今天的学习你有什么收获？
师：播放本节课知识回顾视屏
生：说一说
生：说一说
生：听
生：这种体重计能直接读出重量数据
生：传感器
生：体重传感器（称重传感器）
生：将物体的重量转换的电子器件。
生：观看图片，了解称重传感器。
生：上机操作查找相关资料。并进行汇报。
师：认识了称重传感器，它除了应用在体重计上，在我们生活中还有其他的应用吗？
布置任务：上网查找称重传感器在生活中应用的例子，结合自己的生活体验说一说。
师：总结展示一些图片进行说明。
师：你见过这样的电子秤吗？你知道它是什么作用吗？
任务：请你自学书P17，说说这里的称重传感器的作用是什么？检测系统的目的是什么？
师：你说的真好！那是什么使得我们能直接读出重量的数据呢？
师：你能根据我们之前学习的传感器给这种传感器命名吗？
小型称重系统课程设计案例
小型称重系统课程设计案例一、课程目标知识目标：1. 让学生理解小型称重系统的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 使学生掌握称重传感器的工作原理，能运用公式进行简单的数据计算。
3. 让学生了解称重系统的应用领域，拓展知识视野。
技能目标：1. 培养学生动手操作小型称重系统的能力，能正确组装和调试设备。
2. 提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，例如进行称重数据的采集和处理。
3. 培养学生团队协作和沟通能力，能在小组合作中发挥积极作用。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对科学技术的兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 引导学生关注称重技术在生活中的应用，提高社会责任感和环保意识。
3. 培养学生严谨、认真的学习态度，养成合作共享的良好习惯。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合理论知识与实践操作，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力。
学生特点：学生处于初中年级，具备一定的物理知识和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，善于观察和思考。
教学要求：教师需结合学生特点，采用启发式教学，引导学生主动探究，注重理论与实践相结合，提高学生的综合素养。
在教学过程中，关注学生的学习成果，及时进行评估和反馈，确保课程目标的达成。
二、教学内容1. 理论知识：- 称重系统的基本原理及组成部分- 称重传感器的工作原理及其选用- 数据采集与处理的基本方法教学内容关联教材：《物理》初中版，第三章“力与运动”，第五节“测力计及其应用”。
2. 实践操作：- 小型称重系统的组装与调试- 称重数据的采集、处理与分析- 小组合作完成称重系统的实际应用案例教学内容关联教材：《物理实验》初中版，第二章“力学实验”，第三节“测力计实验”。
3. 教学大纲：- 第一课时：介绍小型称重系统的基本原理，引导学生了解测力计的构造及功能。
- 第二课时：学习称重传感器的工作原理，指导学生如何选用合适的传感器。
- 第三课时：讲解数据采集与处理的基本方法，组织学生进行实践操作。
霍尔式称重课程设计
霍尔式称重课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解霍尔效应的基本原理，掌握霍尔元件的工作方式和称重原理；2. 学生能够描述霍尔式称重传感器在实际应用中的优势，如精度、稳定性等；3. 学生能够解释霍尔式称重系统中涉及的物理量，如磁感应强度、霍尔电势等。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决实际称重问题，设计简单的霍尔式称重系统；2. 学生能够运用实验器材，进行霍尔式称重的实验操作，熟练使用相关仪器和软件；3. 学生能够通过实际操作，培养动手能力、观察能力和数据分析能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到物理学在生活中的广泛应用，增强学习物理的兴趣和积极性；2. 学生能够通过小组合作，培养团队协作精神和沟通能力；3. 学生能够关注科技创新，意识到科技发展对提高生活质量的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为物理学科，针对初中年级学生。
课程性质为理论联系实际，注重实验操作。
学生特点为好奇心强，动手能力有待提高。
教学要求注重培养学生的实践能力、创新意识和科学素养。
二、教学内容1. 理论知识：- 霍尔效应的基本原理；- 霍尔元件的结构、工作方式和特性；- 霍尔式称重传感器的工作原理及其在实际应用中的优势；- 磁感应强度、霍尔电势等物理量的定义和计算。
2. 实践操作：- 霍尔式称重传感器的组装与调试；- 使用相关仪器和软件进行实验数据采集；- 实验操作步骤及注意事项；- 数据分析方法及误差分析。
3. 教学大纲：- 第一课时：导入新课，介绍霍尔效应及其应用；- 第二课时：深入学习霍尔元件及称重传感器的工作原理；- 第三课时：实践操作，组装并调试霍尔式称重传感器；- 第四课时：实验数据采集、处理与分析；- 第五课时：总结课程，讨论实验结果，拓展应用。
教学内容关联教材章节：- 《物理》教材第四章第三节：电磁感应；- 《物理》教材第四章第四节：霍尔效应及其应用。
教学内容进度安排：- 理论知识：2课时；- 实践操作：2课时；- 课程总结与拓展：1课时。
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燕山大学课程设计说明书题目：精密四应变片称重传感器信号调理电路设计学院（系）：电气工程学院年级专业： XX学号： XX学生姓名： XX指导教师： XX教师职称： XX燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
年月日燕山大学课程设计评审意见表目录第1章摘要 (1)第2章引言 (2)第3章基本原理 (3)第4章参数设计及运算 (5)结构设计 (5)电容设计与计算 (8)其他参数的计算…………………………………………………………………10测量电路的设计…………………………………………………………………12第5章误差分析 (14)第6章结论 (16)心得体会 (17)参考文献 (18)第1章摘要在分析重力传感器信号特性的基础上，模块化地设计了称重传感器信号的调理电路并对其进行了仿真实验。
结果表明：电路能实时、准确地处理信号，且工作稳定，可靠，重复性好，抗干扰能力强，可实现精密测量的目的。
第2章引言随着现代数据采集系统的不断发展，对高精度信号调理技术的要求也越来越高。
由于传感器输出的信号往往存在温漂、信号比较小及非线性等问题，因此它的信号通常不能被控制元件直接接收，这样一来，信号调理电路就成为数据采集系统中不可缺少的一部分，并且其电路设计的优化程度直接关系到数据采集系统的精度和稳定性。
在称重传感器信号检测中，检测精度受到诸多因素的影响，其中电桥激励电压源的精度和稳定度是影响信号精确度的重要因素之一。
电桥输出与激励电压成正比，因此，激励电压出现任何漂移都将导致电桥输出出现相应的漂移。
并且现场工作环境恶劣，可能存在粉尘、振动、噪声以及电磁干扰等，称重传感器输出的几百微伏至几十毫伏信号极易受到干扰。
所以研究抗干扰能力强、实时性好的信号变送和传输技术对保证检测精度具有重要意义。
第3章电路结构设计信号处理电路的要求分析测量电阻有两种简单的方法：一种是在电阻上通过恒定电流，并测量电阻两端的电压，这需要精密电流源和精密电压表。
电流的任何变化都将视为电阻的变化。
此外，阻性传感器的功耗尽可能的小，以确保自身散热不造成误差。
另一种是利用电阻电桥测量微小电阻变化，电桥由连成四边形的四个电阻组成，其中一个对角接激励电压源，而另一个对角接电压检测器，检测器将测量两个分压电阻中点间的电压。
这种电桥电路在实际中可以根据输出电压直接观测出电阻差。
第一种方法要求驱动电流必须小，但是这又限制了该方法的测量精度。
根据设计要求精密四应变片称重传感器应采用流行的电压驱动型电桥,既第二种方法,这样就确保了检测信号的精确度和线性度。
信号处理电路的结构设计综合了称重传感器信号特性及仿真实验，按第二种方法设计了调理电路，其结构如图 1 所示。
其中称重传感器采用传感器，提高检测精度和使加卸载曲线对称；调理电路采用5V参考电压芯片AD588，使输出为符合设计要求的电压输出，精密齐纳二极管型参考源AD588对温度变化具有极低的激励漂移和增益。
调理模块采用精确度高、使用简易、噪声低的仪用放大器AD620.保证了信号调理器的精确度和稳定度。
图1 信号调理模块结构图传感模块全器件变化电桥通常采用分立设计,并组装在一个模块内.当对这类电桥进行调理时,必须采用特殊的技术以确保精度.特别需要注意的是必须确保电桥激励电压源的精度和稳定度.电桥输出与激励电压成正比,因此激励电压出现任何漂移都将导致电桥输出出现相应的漂移.因此,我们设计的精密四应变片称重传感器的电桥具有六个引脚:两个与电桥输出端相连,两个与电桥激励源相连,还有两个是传感器引脚.为了充分利用传感器单元额外引脚带来的精度补偿,设计出了开尔文(或称4线)传感电路.它采用六线电压驱动型连接和精密运放,将导线电阻引起的误差降至最低,其结构如图2.所示.B图2 开尔文传感器系统并未驱动电桥,而是先与上精密运放的输入端相连,该电路中激励电压VB该运放在电桥的(+)输入端构成反馈回路.尽管在+FORCE引脚处会受远程电缆电阻的影响而出现明显压降,但是通过运放+SENSE引脚的反馈回路将自动校.下精密运放驱正.该反馈网络的功能是保持远程电桥上节点电压为精确的VB动电桥的(-)输入端于此类似.同样的,-FORCE引脚处的压降将被来自-SENSE引脚的反馈校正.在这两种情况中,传感器引脚都与运放的高阻抗输入端相连,因此能够最大限度的减小因偏置电流在导线电阻上引起的压降.运放能确保传感器引脚(+)和(-)始终等于V,从而保证远程电桥所需的激励电压精确不变.B开尔文传感器电桥能有效抑制因导线电阻引起的误差.稳压模块稳压模块主要由比较先进的精密齐纳二极管型参考源AD588构成,AD588具有较低的初始误差,对温度变化具有极低的激励漂移和增益,用于精密测量,能够为系统提供5V的稳定的参考电压.电流缓冲模块在设计开尔文传感电路时,有一点非常特别.因为驱动-FORCE引脚可能要求运放输出为负电压,所以电路中的下运放必须采用双电源供电.电路中的电流相对较大(约30mA)所以该电路在运放输出端最好增加电流缓冲级.参考源、传感器电阻以及运放的精度都将影响系统总体精度.虽然对运放的精确度要求是众所周知的,但是对运放输出电流的要求可能就被忽视了.通常要求电流大于数毫安(与标准的350Ω电桥相连).此时也需要运放缓冲.因此为了使该电路获得最高的精度,最好使用缓冲器.由于该电桥信号是单向的,因此采用简单的一个三极管就可以实现缓冲.在这里我们使用2N2219A型的三极管作为缓冲器,与OP177构成反馈回路,并提供电桥所需的驱动电流.该结构能确保运放的性能不受影响.高精度放大器模块在许多现代电子设备中, 如数据采集系统、医疗仪器、信号处理系统等需要对弱信号进行高精度处理的场合, 都较普遍地采用了仪器放大器, 常用的仪器放大器有传统的三运放仪器放大器和单片仪器放大器, 因单片仪器放大器具有高精度、低噪声及易于控制、设计简单等特点而成为设计者优选的对象。
作为著名的模拟电路及数模混合电路的制造商AD 公司为设计者提供了许多性能优良的单片仪器放大器芯片, 如AD524、 AD620、 AD624 等已广泛应用到各种电路设计之中, 这些芯片的电气性能指标各不相同, 但设计方法大同小异。
在我们设计的信号调理电路中采用了增益范围较大, 且精度较高的AD620 芯片作为高精度放大模块。
其结构如图3所示:-Vin+VinVout R1R2R3R4R5R6R GA1A2A3 VaVb图3 AD620结构功能框图AD620BN 特点易于使用通过一个外部电阻设置增益(增益范围：1至10000)宽电源电压范围(± V至±18 V)具有比三运放IA 设计更高的性能提供8引脚DIP和SOIC 封装低功耗,最大电源电流为 mA低噪声输入电压噪声：9 nV/√Hz(1 kHz)µV 峰峰值噪声 Hz至10 Hz)出色的直流性能(B级)输入失调电压：50 µV(最大值)输入失调漂移：µV/°C(最大值)输入偏置电流： nA(最大值)共模抑制比：100 dB(最小值,G = 10)出色的交流特性带宽：120 kHz (G = 100)%建立时间：15 µsAD620BN 技术指标如表1.表1AD620 为一个低成本, 高精度的单片仪器放大器, 为 8 脚SO IC 塑封外形(图4)。
该放大器的特点为， 差动输入， 单端输出。
电压增益可由一个电阻 R G 来确定,且增益连续可调,并有效地解决了后级负载对地连接的问题。
Al 、A 2组成了同相高输入阻抗的差动输入，差动输出,并承担了全部的增益放大任务。
由于电路结构对称， 增益改变时,输入阻抗不变。
反馈电阻R1=R2= ， 放大器A1、A2的共增益、失调、漂移等误差均得到了相互补偿．后级A3的增益为 1 ，具有较高的共模抑制比和抗干扰能力。
尽管AD620 由传统的三运算放大器发展而成, 但一些主要性能却优于三运算放大器构成的仪表放大器的设计, 如电源范围宽(±～ ±18 V ) , 设计R +IN-VS REFG图 4 AD620芯片引脚图体积小, 功耗非常低(最大供电电流仅 mA ) , 因而适用于低电压、 低功耗的应用场合。
AD620 的单片结构和激光晶体调整, 允许电路元件紧密匹配和跟踪, 从而保证电路固有的高性能。
AD620 为三运放集成的仪表放大器结构, 为保护增益控制的高精度, 其输入端的三极管提供简单的差分双极输入, 并采用B工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级内部运放的反馈, 保持输入三极管的集电极电流恒定, 并使输入电压加到外部增益控制电阻R G 上。
AD620 的两个内部增益电阻为Ω , 因而增益方程式为49.41G K G R Ω=+ (1) 对于所需的增益, 则外部控制电阻值为49.41G R K G =Ω- (2) R G 为外部增益调正,可在放大器的脚l 和脚8之间跨接此高精度电阻来满足所需要的放大倍数.采用放大器AD620,增益误差可≤％，非线性≤％。
AD620由于体积小、功耗低、噪声小及供电电源范围广等特点，使AD620特别适宜应用到诸如传感器接口、心电图监测仪、 精密电压电流转换等应用场合。
从电路技术性能上来分析, AD620实际上是一种低功耗、高精度仪器用、宽带集成运算放大器。
第4章 参数的计算基本惠斯通电桥如图5所示:图5 惠斯通电桥其输出电压为:121423O B R R V V R R R R ⎛⎫=-⎪++⎝⎭(3)平衡时如果1243R R R R =,那么0O V = 然而,对于大多数采用电桥的传感器应用来说,电桥中的一个或多个电阻的取值发生变化都意味着测量量的大小发生变化.因此输出电压的变化就反映了电阻值的变化.由于电阻变化通常较小,因此,即使采用V B =10V 的激励,输出电压也只能变化数十毫伏.很多电桥应用中,通常变化的电阻不止一个,有可能是两个,甚至四个都变.而我们设计的是四应变片传感器,也就是说所有的元件都发生变化,其变化如图6所示:图6 全器件变化型电桥其输出电压为:R O B R V V ⎡⎤∆⎢⎥⎣⎦=(4)应变片材料选用康铜,其灵敏度系数为～,取K=2;应变片电阻选用标称值为1K Ω的电阻;根据设计要求应变范围为～10000με;则由公式RK R ε∆=(5)得2100000.02RK Rεμε∆==⨯= 0.020.02120R R K ∆==⨯Ω=Ω所以我们选用40Ω的变阻器来模仿应变范围为～10000με的应变片.5B V V =,由公式(4)得2051001000O B R V V V mV R ∆Ω⎡⎤⎡⎤==⨯=⎢⎥⎢⎥Ω⎣⎦⎣⎦根据设计要求信号调理电路的输出电压的范围为0～,根据OUT O V GV =有仪用放大器的增益2.525100OUT O V VG V mV=== 根据公式(2)得49.449.42.05831251G R K K K G =Ω=Ω=Ω-- 在我们设计的电路中选用一个固定的电阻1G R 和一个变阻器2G R 串联作为G R , 1G R 选用1%的值为2k Ω的标准电阻, 2G R 选用100Ω的变阻器。