电子配料秤课程设计报告书

第一章绪论

1.1电子配料秤的应用意义

生产、运输、贸易和日常生活都离不开称量。电子称由于其具有快速、准确、直观等优点而在许多领域慢慢的取代机械杠杆称。

配料工序是工厂中关键性环节。配料是采用特定的配料装置，按照饲料配方的要求，对多种不同品种的饲料原料进行准确称量的过程。配料装置的核心设备是电子配料秤。配料秤性能的好坏，将直接影响配料质量的优劣。在电子配料秤的使用当中，人们常用配料精度来评定配料秤的性能好坏。配料精度实际上是对称量结果与真值的接近程度的一种描述，也就是对配料系统误差与随机误差的一种反映。采用微机控制进行称重配料，可以对称量误差进行自动补偿，保证配料的准确性，还可以通过微机的键盘和显示器方便地进行人机对话，完成参数设置，检查和修改工艺设定值，并监视称重配料的生产过程，发现故障及时报警。使用微机还可以调用管理程序，通过建立的模型自动完成对称重配料系统的控制。因此，采用微机控制称重配料系统，可降低原料消耗，提高产品质量，实现生产过程的科学管理。而电子配料秤成本低，制作简单，测量准确，分辨率高，不易损坏和价格便宜等优点。

1.2电子配料秤设计的要求及技术指标

电子配料秤要求其精度应优于百分之一，配料重量连续可调，料满自动停止加料，且工作稳定可靠。

第二章电子配料秤设计方案

方案一：通过秤重电桥产生电压信号，经放大电路把信号放大后输入A/D转换芯片AD7799进行A/D转换，转换后的数字量输入单片机，有单片机进行数据处理和对A/D转换的控制，再有单片机输出显示信号，通过显示电路进行显示。此方案的优点是可控制性好，电路简单，缺点是数据量大且存储器存储容量有限。但要求是用我们所学的数字电路知识，运用简单数字芯片进行设计，单片机需要编写程序进行数据处理。

方案二：其电路构成主要有传感器电路电路，差动放大电路，比较器电路，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，再将模拟信号放大传送。其次，由比较器把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号与预设的信号进行一定比较

从而对加料口进行控制，再有差动放大电路输出信号进行A/D转换，有A/D转换系统带动数码管来显示加料的重量。

通过以上两种方案的分析案一的实现过于复杂，虽然在一些方面有着一定的智能作用，但是由于电路的复杂以及单片机应用的程序编写等方面的困难；所以我们采用第二种方案实现电子配料秤的功能，采用第二种实现主要是因为我们的知识能力有限，再而可以更好的复习我们学过的知识。

第三章电子配料秤原理

3.1原理

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，再将模拟信号放大传送。其次，由比较器把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号与预设的信号进行一定比较．其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，对输入信号电平的要求。如图3.2

3.2电子配料秤工作原理图

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图 3.2

第四章 电子配料秤的单元电路设计

4.1 称重传感器模块电路设计

4.1.1 传感器基本工作原理

导体或是半导体材料在外力的作用下产生机械变形时，其电阻值也会发生改变，这种现象称为电阻应变效应，根据这种效应可将应变片粘贴于被测材料上，这样被侧材料受到外力的作用产生的应变就会传到应变片上，使应变片的阻值发生变化，通过测量应变片的阻值变化就可知道测量电阻的大小。

4.1.2 电阻应变片的工作原理

金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： R=ρ*L/S 式中： ρ——金属导体的电阻率（Ω·c m2/m ）

S ——导体的截面积（cm2） L ——导体的长度（m ）

应变片将应变转化为电阻的变化后，为了显示或记录应变的大小或记录应变的大小必须将应变电阻的变化转化为电压或电流的变化，这一任务是由测量电路完成的，而常规应变片的阻值变化范围很小，测量电路应当精确地测量出这些微小的电阻变化，最常用的测量电路是桥式电路。电桥电路的优点有：⑴灵敏度高；测量范围宽；电路简单；精确度高；易于实现温度补偿等。

4.1.3 电桥的电路图及相应公式

电桥测得的电压公式： )(4

4321ξξξξ+--=

K U

U O

四臂电桥电路由4个压力应变片做桥路组成，其中R1=R2=R3=R4=R

传感器要求的激励电压是直流稳压电源U=+10V ，对于本传感器的输入电阻为R=100Ώ，其材料为钢材料电阻灵敏度系数K=4,,直径为0.2m 的圆形电阻，2

9

/102m N E ⨯= μ=0.03，计算的输出电压范围是0～2mv

采用柱式测量方法测的电压公式： SE

F K U U o )1(2μ+=

Vo

Vi

图4.1 桥式电图

4.2 传感器放大电路设计

如图所示A1,A2为压力传感器的放大电路采用两个运算放大器构成的差动放大电路。

图4.2 差动放大电路

(1)差模电压增益：

I=Vi/R5;

Vo=(R5+R6+R6)I

=(1+2R6/R5)Vi

Av=1+2R6/R5.

(1)对差模输入信号的放大作用

当差模信号v Id输入(共模信号v Ic=0)时，差放两输入端信号大小相等、极性相反，即v I1=－v I2=v Id/2,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相反，导致两输出端对地的电压增量，即差模输出电压v od1、v od2大小相等、极性相反，此时双端输出电压v o=v od1－v od2=2v od1=v od,可见，差放能有效地放大差模输入信号。

要注意的是：差放公共射极的动态电阻R em对差模信号不起(负反馈)作用。

(2)对共模输入信号的抑制作用

当共模信号v Ic输入(差模信号v Id=0)时，差放两输入端信号大小相等、极性