测控电路设计实践

《测控电路设计实践》报告

题目人体电子秤设计

院系仪器科学与光电工程学院

专业测控技术与仪器

班级测控1303

学生姓名2013010472杨通香2013010460郭健宁指导老师郑青玉、那云虓、李东、王小飞

实验时间2016 6 26---2016 7 8

目录

一、课程设计目的及意义 (3)

二、系统设计的主要任务 (3)

三、总体设计方案 (4)

四、电路设计及调试 (5)

4.1称重传感器电路 (5)

4.2放大电路 (6)

4.3比较电路 (8)

4.4报警系统 (10)

五、实验数据分析与处理 (12)

六、电路设计过程中的问题及调试 (14)

七、电路系统实物验证 (15)

八、总结 (16)

一、课程设计目的及意义

测控电路课程设计是测控电路课程体系的一个重要组成环节，独立实践教学环节是对《测控电路》理论部分的必要补充。

课程设计内容为典型测控系统电路设计，通过课程设计，使学生完成测控系统任务分析、电路总体设计、单元电路设计以及电路调试等各个环节。掌握有关传感器接口电路、信号处理电路、放大电路、运算电路、显示电路以及执行部件驱动电路等内容在测控系统中的使用方法。了解有关电子器件和集成电路的工作原理。

在课程设计中，做到理论联系实际，加深对理论知识的进一步理解，提高分析问题和解决问题的能力。本课程设计以AD620、LM741、与门电路为核心，进行智能人体电子秤的设计,并详述该系统硬件的设计方法。该系统集称重、显示、报警于一体,功能齐全,实用性强，充分利用了电路分析、模拟电路、测控电路、信号分析与处理、传感器等课堂上学到的知识，有机的将所学到的知识融合在一起，投入到实际运用中，便于对知识的综合掌握及运用。

二、系统设计的主要任务

任务：设计一个人体电子秤测量系统。

要求：

1）基本要求

最大称重：150KG

用3位半数字显示表头显示体重，输入电压范围0-2V,

当体重大于W1时，点亮LED1，发出声音提示；

当体重小于W2时，点亮LED2，发出声音提示。

2）提高部分

提高线性度

可以设置W1和W2;

语音提示；

自由发挥

三、总体方案设计

本系统主要由称重传感器模块、滤波放大电路模块、调零模块、报警电路模块、LCD显示模块等部分组成。人体的体重信息由称重传感器转换成电信号,并通过测量电路进行滤波放大,通过显示电路进行显示,如体重超出设定范围系统还会报警。

图1：系统结构框图

四、电路设计及调试

4.1称重传感器电路

称重传感器是影响电子秤测量精度的关键部件。选用适当传感器,用来感知被测量,当物体放在秤盘上时,压力传给传感器,该传感器发生形变,从而使阻抗发生变化,电桥失去平衡,传感器输出一个变化的模拟信号。

图2：称重传感器电路

放大电路采用四个半桥式传感

器构成全桥。当压力传感器受到

外力，RV4与RV5拉伸，电阻变

大，RV2与RV3压缩，电阻变小，

故产生输出电势差，并输入芯片

AD620中，通过其进行放大。

4.2放大电路

AD620是一款低成本、高精度仪表放大器，仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至10000。此外，AD620采用8引脚SOIC和DIP封装，尺寸小于分立式设计，并且

功耗较低(最大电源电流仅1.3 mA)，因此非常适合电池供电的便携式(或远程)应用。

增益方程式为：

G =48.9 kΩ/R G + 1

G是放大倍数，RG是连接在1管脚和8管脚的可调电阻。

AD620主要技术指标:

带宽: 800MHz输出功率: 2. 4mW

功率增益:120dB工作电压: 正负3V-正负15V

静态功耗: 0. 48mW输入失调电压: 小于等于60uV

转换速率: 1. 2V/LS 封装形式:DIP8

工作温度范围: -55到+125摄氏度

图3：AD620引脚配置框图

电路连接：

AD620的2、3引脚接压力传感器的信号输入，7引脚接7.3V 的高电平，4引脚接-5V 的低电平。5引脚为调零端口，电路连接为调节RV9可以输出一个调零电压。达到初始化调零的作用。

4.3比较电路

利用三个741芯片组成的比较电路。利用3管脚上的滑动变阻器，改变其阻值，使3管脚的标准电压改变。当2管脚的输入电压大于3管脚的标准电压，741输出低电平，三极管无法导通，LED 灯与蜂鸣器不工作。反之，当2管脚输入电压小于3管脚的标准电压，741输出高电平，三极管导通，LED 灯与蜂鸣器工作。

（一）最大测量上限比较电路：

图4：620放大调零电路

图5：调零电路

电路连接原理说明：

用741设计的比较器电路，741的7引脚接+5V ，4引脚接-5V 电势，3引脚接AD620

的6引脚输出。7242引脚接标准电压调节电路：

调节RV7=1.2/10k Ω，741的2引脚输出为0.8V 。根据比较器的原理，当AD620的6引脚的输出电压大于0.8V 时，741的6引脚输出高电平，导通NPN 三极管，点亮LED1灯，蜂鸣器响起。达到上限报警功能。超过80KG 是报警。

（二）最小测量下限电路：

图6：上限电压比较电路

图7：设置上限标准电压电路

图8：最小测量下限电路

图9：下限电压比较电路（1）