【正文】 了 以往的電子模式，正趨向智能化多元化方向發(fā)展 [6]。目前的電子秤有附加多種計(jì)算和數(shù)據(jù)處理功能 , 以滿足多種使用的要求。此外 ，為了保證準(zhǔn)確、穩(wěn)定地顯示 , 儀器內(nèi)部分辨率 (主要是 ADC 的分辨率 ) 一般要比外部顯示分辨率高 4 倍以上 , 這就要求所采用的 ADC 具有足夠的轉(zhuǎn)換位數(shù) ， 而采用高精度的 ADC， 自然增加了系統(tǒng)的成本 [2]。 研究現(xiàn)狀 影響因素 隨著科技的進(jìn)步 , 對(duì)電子秤的要求也越來越高。放大后的模擬電壓信號(hào)經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字量被送入到主控電路的單片機(jī)中，再經(jīng)過單片機(jī)控制譯碼顯示器，從而顯示出被測(cè)物體的重量。電子秤在結(jié)構(gòu)和原理上取代了以杠桿平衡為原理的傳統(tǒng)機(jī)械式稱量工具。大大小小的市場(chǎng)電子秤能夠完成許多工作，為人們節(jié)省了時(shí)間，提高了工作效率。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。 通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的 “智能化 ”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性，伴隨著高科技的發(fā)展，電子秤的功能將會(huì)日趨完善。電子秤是電子衡器中的一種，衡器是國家法定計(jì)量器具，是國計(jì)民生、國防建設(shè)、科學(xué)研究、內(nèi)外貿(mào)易不可缺少的計(jì)量設(shè)備，衡器產(chǎn)品技術(shù)水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的提高。桿式秤和彈簧秤等計(jì)量器械將逐漸被淘汰。所以說傳感器在電子稱中是不可缺少的。 摘 要 傳感器的定義是能夠感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成可用輸出信號(hào)的器件或裝置?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)稱重技術(shù)提出了更高的要求，尤其是微處理技術(shù)和傳感技術(shù)的巨大進(jìn)步，大大加速了這個(gè)進(jìn)程。因此，一種能夠在未來更方便、更準(zhǔn)確的普及型電子秤的發(fā)展受到人們的重視，設(shè)計(jì)一種重量輕、計(jì)量準(zhǔn)確、讀數(shù)直觀的民用電子秤迫在眉睫。 電子秤的發(fā)展過程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、由粗糙到精密、由機(jī)械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過程。 50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動(dòng)態(tài)稱重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱重和動(dòng)態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。 隨著科技日新月異的發(fā)展，在 21世紀(jì)種類繁多的電子稱重系統(tǒng)。相比傳統(tǒng)的機(jī)械式稱量工具，電子稱重系統(tǒng)有稱量精度高、裝機(jī)體積小、應(yīng)用范圍廣、易于操作使用等優(yōu)點(diǎn)，在外形布局、工作原理、結(jié)構(gòu)和材料上都是全新的計(jì)量衡器。 目前市場(chǎng)上使用的稱量工具，或者是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者運(yùn)行不可靠，且成本高，精度穩(wěn)定性不好，調(diào)正時(shí)間長，易損件多，維修困難，裝機(jī)容量大，能源消耗大，生產(chǎn)成本高。影響其精度的因素主要有 : 機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器和數(shù)顯儀表。 電子稱重系統(tǒng)不僅要向高精度、高可靠方向發(fā)展，而且更需向多種功能的方向發(fā)展 [5]。 今后 , 隨著電子高科技的飛速發(fā)展 , 電子秤技術(shù)的發(fā)展定將日新月異。在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的擴(kuò)展，比如與上位機(jī)的通訊，在上位機(jī)上利用圖形化界面的操作軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理等。不管根據(jù)什么原理制成的電子秤均由以下三部分組成： 1. 承重傳力復(fù)位系統(tǒng)； 它是被稱物體與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械、傳力復(fù)位系統(tǒng)，又稱電子秤的秤體，一般包括接受被稱物體載荷的承載器、秤橋結(jié)構(gòu)、吊掛連接部件和限位減振機(jī)構(gòu)等。 3. 測(cè)量顯示和數(shù)據(jù)輸出的載荷測(cè)量裝置； 即處理稱重傳感器信號(hào)的電子 線路（包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電流源或電壓源、調(diào)節(jié)器、補(bǔ)嘗元件、保護(hù)線路等）和指示部件（如顯示、打印、數(shù)據(jù)傳輸和存貯器件等）。此信號(hào)由放大電路進(jìn)行放大、經(jīng)濾波后再由模 /數(shù)（ A/D）器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，數(shù)字信號(hào)再送到微處器的 CPU 處理， CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關(guān)，根據(jù)鍵盤輸入內(nèi)容和各種功能開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行必要的判斷、分析、由儀表的軟件來控制各種運(yùn)算。 電子秤設(shè)計(jì)目的意義 本次設(shè)計(jì)旨在讓學(xué)生在熟悉掌握《傳感器技術(shù)》的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)電子秤進(jìn)一步加深對(duì)傳感器技術(shù)的了解；并熟練掌握 CSY 傳感器試驗(yàn)儀的操作方法；在不斷的創(chuàng)新嘗試中了解比較設(shè)計(jì)電子秤的四種基本方法：交流全橋、差動(dòng)變壓器（互感式）、電渦流傳感器、霍爾傳感器。 工作原理 ： 當(dāng)被稱物體放置在秤體的秤臺(tái)上時(shí)，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力－電效應(yīng)，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系 (一般成正比關(guān)系 )的電信號(hào) (電壓或電流等 )。通常稱重傳感器產(chǎn)生的誤差約占電子秤整機(jī)誤差的 50%70%。一般來說，秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器，但是對(duì)于一些特殊的秤體，如電子吊秤，就只能采用一個(gè)傳感器，一些機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。 1. 電阻應(yīng)變式稱重傳感器：是把電阻應(yīng)變計(jì)粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當(dāng)方式組成電橋的一種將力（重量）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換元件。 3. 壓磁式稱重傳感器：也稱磁彈性傳感器，它是一種力 —— 電轉(zhuǎn)換的無源傳感器。它常用于冶金、礦山、運(yùn)輸?shù)裙I(yè)部門的承受大噸位，并要求牢固可靠、安全報(bào)警等測(cè)力或稱重場(chǎng)合。 稱重傳感器的主要性能指標(biāo)： 1. 傳感器的輸出靈敏度 傳感器在額定載荷作用下，供橋電壓為 1V 時(shí)的輸出電壓，單位為（ mV/V）。 4. 零點(diǎn)不平衡輸出 在傳感器不受任何載荷條件下，傳感器輸入端以額定的供橋電壓時(shí)的輸出電壓，稱為零點(diǎn)不平衡輸出。 圖 霍爾傳感器實(shí)物圖 圖 差動(dòng)放大器單元 最終方案的確定 經(jīng)過上述的思考與論證，決定設(shè)計(jì)的最終方案如下： 1. 稱重傳感器選霍爾式傳感器； 2. 電源部分、電橋平衡網(wǎng)絡(luò)、差動(dòng)放大器、電壓表均按要求采用 CSY 傳感器實(shí)驗(yàn)儀上相應(yīng)的單元。 2V 檔 4) 主副電源關(guān)閉 2. 了解霍爾式傳感器的 結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)儀上的安裝位置，熟悉實(shí)驗(yàn)面板上霍爾片的符號(hào)（霍爾片安裝在實(shí)驗(yàn)儀的振動(dòng)圓盤上，兩個(gè)半圓永久磁鋼固定在實(shí)驗(yàn)儀的頂板上，二者組合成霍爾傳感器）。 6. 按圖 1 接線，開啟主副電源，調(diào) W1電位繼使系統(tǒng)電壓輸出為零。根據(jù)線性區(qū)的靈敏度 S可求得此物體重量。按電橋的測(cè)量方式可分為平衡電橋和非平衡電橋。 霍爾式傳感器簡介 霍爾傳感器概述 霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，已發(fā)展成一個(gè)品種多樣的磁傳感器產(chǎn)品族，并已得到廣泛的應(yīng)用。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá) 1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。當(dāng)有 B 作用時(shí)，由于洛倫茲力的作用，電子向一邊偏轉(zhuǎn)，并使該邊積累電子，而另一邊則積累電荷，于是產(chǎn)生電場(chǎng)。 NNSS環(huán) 形 磁 鐵霍 爾 元 件霍 爾 元 件 運(yùn) 動(dòng) 方 向 霍爾電勢(shì)可用公式（ ）表示 1）霍爾電壓 Uh 與材料的性質(zhì)有關(guān) n 愈大， Kh 愈小，霍爾靈敏度愈低； n 愈小， Kh 愈大，但 n 太小，需施加極高的電壓才能產(chǎn)生很小的電流。 霍爾傳感器型號(hào)分類 國產(chǎn)霍爾傳感器型號(hào)有 HZ HZ HZ HZ HT HT HS1 等，其命名方法如圖 所示。 2) 一般鍺元件的最大允許溫升 Δ Tm80℃，硅元件的 Δ Tm175℃。 2) 不平衡電勢(shì) Uh 是主要的零位誤差。另一部分是霍爾元件和磁系統(tǒng)，磁系統(tǒng)形成一個(gè)均勻梯度磁場(chǎng)，如右圖所示，在其工作范圍內(nèi)， B＝ KbX，其中斜率 Kb 為常數(shù)；霍爾元件固定在彈性元件上，因此霍爾元件在均勻梯度磁場(chǎng)中的位移也是 X，這樣，霍爾電勢(shì) Uh 與被測(cè)壓力 P之間的關(guān)系就可表示為 Uh＝ KhIB＝ KhIKbKpP＝ KP， 式中 KhIKbKp＝ K— 霍爾式壓力傳感器的輸出靈敏度，具體內(nèi)部原理及磁場(chǎng)B與位移 X 的關(guān)系分別如（圖 、圖 ）所示。 差動(dòng)放大器簡介