【正文】 語：成績： 指導教師： 年 月 日答辯小組評語：成績： 組長： 年 月 日課程設計總成績：答辯小組成員簽字：年 月 日 目 錄第1章 摘要…………………………………………………………………………………1第2章 引言…………………………………………………………………………………2 第3章 基本原理……………………………………………………………………………3第4章 參數(shù)設計及運算……………………………………………………………………5 結(jié)構(gòu)設計……………………………………………………………………………5 電容設計與計算……………………………………………………………………8 其他參數(shù)的計算 …………………………………………………………………10 測量電路的設計 …………………………………………………………………12第5章 誤差分析 …………………………………………………………………………14第6章 結(jié)論 ………………………………………………………………………………16心得體會 ……………………………………………………………………………………17參考文獻 ……………………………………………………………………………………18第1章 摘要在分析重力傳感器信號特性的基礎上，模塊化地設計了稱重傳感器信號的調(diào)理電路并對其進行了仿真實驗。結(jié)果表明：電路能實時、準確地處理信號，且工作穩(wěn)定，可靠，重復性好，抗干擾能力強，可實現(xiàn)精密測量的目的。電橋輸出與激勵電壓成正比，因此，激勵電壓出現(xiàn)任何漂移都將導致電橋輸出出現(xiàn)相應的漂移。電流的任何變化都將視為電阻的變化。第一種方法要求驅(qū)動電流必須小，但是這又限制了該方法的測量精度。調(diào)理模塊采用精確度高、使用簡易、。其結(jié)構(gòu)如圖3所示:圖3 AD620結(jié)構(gòu)功能框圖AD620BN 特點 低噪聲輸入電壓噪聲：9 nV/√Hz(1 kHz) 181。V/176。Vpp ppVoltage Supply (Vmax)177。圖4 AD620芯片引腳圖該放大器的特點為， 差動輸入， 單端輸出。反饋電阻R1=R2= ， 放大器AA2的共增益、失調(diào)、漂移等誤差均得到了相互補償．后級A3的增益為 1 ，具有較高的共模抑制比和抗干擾能力。　　AD620 的單片結(jié)構(gòu)和激光晶體調(diào)整, 允許電路元件緊密匹配和跟蹤, 從而保證電路固有的高性能。從電路技術(shù)性能上來分析, AD620實際上是一種低功耗、高精度儀器用、寬帶集成運算放大器。則由公式 (5)得～10000的應變片.,由公式(4)得根據(jù)設計要求信號調(diào)理電路的輸出電壓的范圍為0～,根據(jù)有儀用放大器的增益根據(jù)公式(2)得在我們設計的電路中選用一個固定的電阻和一個變阻器串聯(lián)作為, 選用1%的值為的標準電阻, 選用的變阻器。因此，在高增益條件下，輸入級誤差起主要作用。因為表中列出AD620(VOSI)的輸入失調(diào)電壓典型值為30μV，它的輸出失調(diào)電壓(VOSO)為400μV，所以RTI總失調(diào)電壓等于∶ RTI總誤差= VOSI＋(VOSO/G) = 30μV＋(400μV/25) = 30μV＋16μV =46μV RTO總失調(diào)電壓等于∶ RTO總誤差=GVOSI＋VOSO = 2530μV＋400μV = 1150μV 應當注意RTO誤差值比RTI誤差值大25倍。因此，AD620BN工作在增益為25條件下的 RTI 總噪聲和RTO 總噪聲計算如下： RTI 總噪聲 = RTO 總噪聲= 當增益為25時，該儀表放大器的RTO總噪聲應當是其RTI總噪聲的25倍。 這次測控電路課程設計我們歷時兩個星期,對我來說學到的不僅是那些知識，更多的是團隊和合作。 在做本次課程設計的過程中，我感觸最深的當屬查閱大量的設計資料了。我覺得課程設計反映的是一個從理論到實際應用的過程，但是更遠一點可以聯(lián)系到以后畢業(yè)之后從學校轉(zhuǎn)到踏上社會的一個過程。該稱重給煤機上裝有專用的料倉煤位檢測裝置，測量料位準確；稱重傳感器與稱重托輥直聯(lián)，可提高傳感器的使用精度；手動掛碼檢驗方便，精度高；在輸送機尾部安裝一個測皮帶張力裝置，可以測出由于熱脹冷縮而引起的皮帶松緊程度，然后通過儀表對稱重精度進行補償，可以提高稱量精度；給煤機上裝有料倉煤位檢測裝置，在料倉下檢測煤位，可以準確知道料倉的煤位；稱重托輥與稱重傳感器直接相聯(lián)，可提高稱量精度；方便的手動掛碼校驗，校驗準確。被測量（質(zhì)量） 稱重傳感器 輸出敏感元件+傳感元件+測量電路其中：敏感元件——電阻應變計； 傳感元件——彈性體； 測量電路——惠斯通電橋二、電阻應變計工作原理以金屬材料為轉(zhuǎn)換元件的電阻應變計，其轉(zhuǎn)換原理是基于金屬電阻絲的電阻——應變效應。測量電橋由于具有靈敏度高、測量范圍寬、電路結(jié)構(gòu)簡單、精度高、容易實現(xiàn)溫度補償?shù)葍?yōu)點，因此能很好地滿足應變測量的要求。為了保證測量的準確性，在實測之前應使電橋平衡（置零），這樣輸出電壓只與應變計感受應變所引起的電阻變化有關(guān)。稱重傳感器的補償一、常見補償內(nèi)容：1. 零點不平衡輸出調(diào)整； 2. 零點溫度補償； 3. 彈性模量補償； 4. 非線性補償； 5. 靈敏度補償； 6. 輸入電阻調(diào)整；二、補償原理R1~R4：橋路應變計電阻；（常規(guī)為350Ω）作用：直接感受彈性體的應變。這對于高精度計量是不允許的。這種情況是衡器產(chǎn)品所不允許的，無法完成“公平交易”的目的。同一種金屬絲，一般來講，越是細長，其電阻值就越大。宣威火電廠給煤機上使用的稱重傳感器參數(shù)： 稱重傳感器懸臂梁稱重傳感器SBC懸臂梁稱重傳感器 懸臂梁稱重傳感器型號：SBC 產(chǎn)品特點：167。 適用于料罐秤、料斗秤、皮帶秤、化工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)配料稱重控制 技術(shù)參數(shù) 額定載荷（.）t, 1, 2, 5額定輸出（.）mV/V2177。滯后%.177。溫度對零點影響%./10 ℃177。圖中e為9v疊層電池，r1~r4為稱重傳感器的4片電阻應變片，rr6與rpi組成零件調(diào)整電路，當載荷為零時，調(diào)節(jié)rpi使液晶顯示屏顯示零。稱重傳感器實際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號輸出的裝置。（2）粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。從密封效果來看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封膠為量差。在此情況下，應對傳感器的屏蔽性進行嚴格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。輸出信號有不同形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，能滿足信息傳輸、處理、記錄、顯示、控制要求，是自動檢測系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)中不可缺少的元件?，F(xiàn)代的計算機技術(shù)和通信技術(shù)由于超大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，而已經(jīng)充分發(fā)達后，不僅對傳感器的精度、可靠性、響應速度、獲取的信息量要求越來越高，還要求其成本低廉且使用方便。日本夏普公司利用超導技術(shù)研制成功高溫超導磁性傳感器，是傳感器技術(shù)的重大突破，其靈敏度高，僅次于超導量子干涉器件。用這種抗體制成的免疫傳感器可對某生物體內(nèi)是否有這種抗原作檢查。例如用高分子聚合物薄膜制成溫度傳感器；光導纖維能制成壓力、流量、溫度、位移等多種傳感器；用陶瓷制成壓力傳感器。利用這個原理制成等離子聚合法聚苯乙烯薄膜溫度傳感器，其有以下特點：測濕范圍寬；溫度范圍寬，可達40℃～+1500℃；響應速度快，小于1S；尺寸小，可用于小空間測濕；溫度系數(shù)小。測量范圍可從0到60mpa。光纖傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比有許多特點：靈敏度高，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、耐腐蝕、電絕緣性好、光路可彎曲、便于實現(xiàn)遙測等。將集成光路器件代替原有光學元件和無源光器件，使光纖傳感器有高的帶寬、低的信號處理電壓，可靠性高，成本低。核心部分由感壓硅膜片和硅膜片上面制作的兩個諧振梁結(jié)成，兩個諧振梁的頻差對應不同的壓力，用頻率差的方法測壓力，可消除環(huán)境溫度等因素帶來的誤差。在工業(yè)控制、航空航天領域、生物醫(yī)學等方面有重要的作用，如飛機上利用可減輕飛機重量，減少能源。五．智能化傳感器智能化傳感器是一種帶微處理器的傳感器，是微型計算機和傳感器相結(jié)合的成果，它兼有檢測、判斷和信息處理功能，與傳統(tǒng)傳感器相比有很多特點：具有判斷和信息處理功能，能對測量值進行修正、誤差補償，因而提高測量精度；可實現(xiàn)多傳感器多參數(shù)測量；有自診斷和自校準功能，提高可靠性；測量數(shù)據(jù)可存取，使用方便；有數(shù)據(jù)通信接口，能與微型計算機直接通信。美國宇航局在開發(fā)宇宙飛船時稱這種傳感器為靈巧傳感器（SmartSensor），在宇宙飛船上這種傳感器是非常重要的。因此，我們應該加大對傳感器技術(shù)研究、開發(fā)的投入，使我國傳感器技術(shù)與外國差距縮短，促進我國儀器儀表工業(yè)和自化化技術(shù)的發(fā)展。如要制作低外形衡器，一般應選用懸臂梁式和輪幅式傳感器，若對外形高度要求不嚴，則可采用柱式傳感器。二、量程的選擇 稱重系統(tǒng)的稱量值越接近傳感器的額定容量，則其稱量準確度就越高，但在實際使用時，由于存在秤體自重、皮重及振動、沖擊、偏載等，因而不同稱量系統(tǒng)選用傳感器的量限的原則有很大差別。再者，所謂變動負荷（需稱量的載荷）是指加于傳感器的真實載荷，若從秤臺到傳感器之間的力值傳遞過程中，有倍乘和衰減的機構(gòu)（如杠桿系統(tǒng)），則應考慮其影響。另外，電子稱重系統(tǒng)一般由三大部分組成，他們是稱重傳感器，稱重顯示器和機械結(jié)構(gòu)件。另外，在構(gòu)成動態(tài)稱重系統(tǒng)時，不免要考慮所用稱重傳感器的自振頻率，是否能滿足動態(tài)測量的要求。2. 稱重傳感器的外形構(gòu)造與測重形式？稱重傳感器的外形構(gòu)造隨被測對象的不同，其外形構(gòu)造也會不同。 設：電橋的輸入激勵電壓為Ei，則電橋的輸出電壓△E0為：△E0=Ei[(R1R3R2R4)/(R1+R2)(R3+R4)] 令電橋的初始條件為 R1=R2=R3=R4，則△E0=0。此時 △E0=4=2 mV？傳感器響應(輸出)的變化對相應的激勵(施加的載荷)變化的比。即除了應變計外，其中還增加了各種補償電阻。同時電路中的其它電阻用于將電橋的初始平衡，額定輸出和輸入電阻等參數(shù)調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。3Ω (輸出阻抗) Insulation Resistance(50VDC): 5000MΩ (絕緣電阻) Safe Overload: 150% (安全過載) Ultimate Overload: 300% (極限過載) 7. 稱重傳感器引線功能的具體判斷方法由于不同生產(chǎn)廠家的傳感器引線的顏色不同，所以不能以具體顏色來判斷引線功能。3Ω 數(shù)值相等電橋平衡 ②——③ ②——④ 300177。目前，傳感器技術(shù)已滲透到科學和國民經(jīng)濟的各個領域，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究及改善人民生活等方面，起著越來越大的作用。 實踐是學生接觸社會，了解社會，服務社會，運用所學知識實踐自我的最好途徑。為認識社會，了解社會，步入社會打下了良好的基礎。該系統(tǒng)必須設計成比率工作方式，所以它與電源電壓波動無關(guān)。典型的電橋通常使用300 的電阻器。在電路正常工作以前，可以通過自糾正和系統(tǒng)糾正來糾正芯片和系統(tǒng)的增益誤差以及失調(diào)誤差來提高整個系統(tǒng)的精度。此外，由于該電路的兩個輸滲透端即COM 與V+端的電位差具有很高的穩(wěn)定性，可以作為參考電壓源。電子秤向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢引起了對低成本、高性能模擬信號處理器件需求的增加。 2．2 數(shù)據(jù)采集、放大及零位調(diào)整模塊 2．1 電源模塊 電路元件： IC17107（A/D轉(zhuǎn)換芯片），AD8655（放大器），LED數(shù)碼管，7807905（集成穩(wěn)壓芯片），電阻、電容若干。 放大電路 總誤差是指輸出誤差和額定誤差的比值。 設電橋的兩個輸出端在沒有連接處理電路時的電壓分別為 e1 和 e2。 [3] 全國大學生電子設計競賽組委會 第四屆全國電子設計競賽獲獎作品選編 北京理工大學出版社 2001年 穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成， 一 方案設計與論證 ICL7106 和 ICL7107 一起帶來一個高的準確性，多種變化和真實的經(jīng)濟組合。CC7107采用較小的封裝，尺寸很小，所需的外圍器件也很少，滿意了電子秤小型化的需求；其內(nèi)置各種控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器，并且可以通過SPI接口方便地控制和讀取這些寄存器，滿足了電子秤智能化的需求。其電路圖如圖3下所示： 其中 Rb 是為防止應變片橋路溫升時引起橋臂電阻 R 上升造成放大倍數(shù)減小而加的穩(wěn)定放大倍數(shù)的反饋溫補電阻 ,其大小由模塊工作溫度范圍內(nèi)溫補的范圍決定。 通過軟件的模擬，我們發(fā)現(xiàn)該設計電路具有一定的精確度，能夠適合我們的生活。但要求是用我們所學的數(shù)字電路知識，運用簡單數(shù)字芯片入行設計，單片機需要編寫程序入行數(shù)據(jù)處理。選擇運放時要注重，由于輸滲入滲出信號的幅度很小，因此對運放的噪聲性能和失調(diào)電壓要求非常高，應選擇低噪聲、低失調(diào)的運算放大器。 ICL7106 與一個液晶顯示器 (LCD) 一起設計到接口而且包括被多重發(fā)訊的基架駕駛； ICL7107 將會直接地駕駛發(fā)出兩極管 (引導) 展覽的一個器