【正文】 我們上學期剛學過《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，了解到差動放大器的作用是放大差模信號，抑制共模信號，在本次設(shè)計中由于產(chǎn)生的霍爾電勢很小，為減小誤差，圖 霍爾元件基本驅(qū)動電路 故用差動放大器將其放大后顯示到電壓表上。 2. 在稱重平臺上放上砝碼，觀察電壓表示數(shù)，求出其靈敏度。由于零 漂的影響，零輸入信號時，輸出可能不為零，為消除這個零位漂移值，采用零位補償技術(shù)，通常采用橋路補償法即在霍爾輸出電極上串入一個溫度補償電橋，電橋四臂均為等值錳銅電阻，其中一臂并聯(lián)熱敏電阻。 3. 磁路系統(tǒng)的氣隙較大，應(yīng)使霍爾片盡量靠近極靴，以提高靈敏度。 7. 差動放大器增益調(diào)至最小位置調(diào)零后，不再改變調(diào)零電位繼的位置。電子計價秤在秤臺結(jié)構(gòu)上有一個顯著的特點：一個相當大的秤臺，只在中間裝置一個專門設(shè)計的傳感器來承擔物料的全部重 圖 3 計價秤內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 量，如圖 3 所示。圖 4（ d）為三梁式剪切彈性體，采樣中間敏感梁的剪切應(yīng)力，宜用來制作幾百公斤稱量范圍計價秤。傳感器采用的是圖 4（ b）所示的梅花型四連孔結(jié)構(gòu)，該秤具有置零、自動清除單價、零位自動跟蹤、自動去皮、次數(shù)累計和金額累計、打印輸出等功能， 7段綠色熒光數(shù)碼管顯示，使用十分方便。 A1，A2為雙運放 集成電路 LM358 中的兩個單元電路，組成了一個對稱的同相放大器，A/D 轉(zhuǎn)換器采用 ICL7106 雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器，液晶顯示采用 3 1/2 液晶顯示片。 圖 6 手提秤的電路框圖 對于因溫度變化對橋接零點和輸出，靈敏度的影響，即使采用同一批應(yīng)變片，也會因應(yīng)變片之間稍有溫度特性之差而引起誤差，所以對要求精度較高的傳感器，必須進行溫度補償，解決的方法是在被粘貼的基片上采用適當溫度系數(shù)的自動補償片，并從外部對它加以適當?shù)难a償。由于粘合劑為高分子材料，其特性隨溫度變化較 大，所以稱重傳感器必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用。 心得體會 歷經(jīng)幾個月的畢業(yè)論文結(jié)束了，大學幾年的學習也即將隨之落幕。在某些知識和原理有難題的情況下， 老師 給予了一一的講解，最終讓我有了比較清楚的理解和認識。這些對我今后的工作和生活都將起到重要的作用。再次，感謝 閻愛玲副教授 的幫助。因為這些，我在 甘肅聯(lián)合大學 ，積累了豐富的知識，培養(yǎng)了嚴謹?shù)倪壿嬎伎寄芰?，為我今天的論文奠定了扎實的基礎(chǔ)。 以上資料為國內(nèi)目前稱重傳感器的基本情況。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來說主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計決定，通過線性補償，也可得到改善。 稱重傳感器是一種高精度的傳感器，必須按規(guī)定的規(guī)格使用。圖中， E 為 9V的疊層電池， R1R4 是稱重傳感器的 4 個電阻應(yīng)變片， R R6 與W1組成零點調(diào)整電路。對圖 4(c)， (d)，它有上下兩根局部削弱的柔性輔助梁，使傳感器對側(cè)向力、橫向力和扭轉(zhuǎn)力矩具有很強的抵抗能力，可以通過銼磨輔助梁的柔性部位來調(diào)整傳感器的靈敏系數(shù)和四角誤差。這兩種形式的傳感器，在計價秤中用得最多。 9. 砝碼與重物應(yīng)置于振動平臺的中間位置。 5. 激勵電壓絕對不能超過 2V，以免損壞霍爾片。 使用說明 1. 每次稱物體前需用電位繼 W1 將電壓表調(diào)零。根據(jù)線性區(qū)的靈敏度 S可求得此物體重量。 電子秤調(diào)試 若之前學過單片機的有關(guān)知識，則可以通過單片機編程實現(xiàn)電子秤軟件設(shè)計，即可以做仿真實驗，但由于大三上學期尚未對單片機編程有充分了解，故此次電子秤調(diào)試需在 CSY 傳感器實驗儀上進行， CSY 傳感器實驗儀 主要由四部分組成：傳感器安裝臺、顯示與激勵源、傳感器符號及引線單元、處理電路單元，如圖 示。 霍爾元件兩種驅(qū)動電路如圖 所示。如圖 所示，當控制電流 I 流過時，即使未加外磁場， A、 B兩電極此時仍存在電位差，此電位差被稱為不等圖 霍爾傳感器等效電路 位電勢（不平衡電勢） Uh。 3. 不等位電勢 Uh 1) 在額定控 制電流 Ic 之下，不加磁 B＝ 0時，霍爾電極間的空載霍爾電勢Uh≠ 0，稱為不平衡 (不等位 )電勢，單位為 mV。 2. 額定控制電流 Ic和最大控制電流 Icm 1) 霍爾元件在空氣中產(chǎn)生 10℃的溫升時所施加的控制電流稱為額定控制電流 Ic。 d 愈小， Kh 愈大，霍爾靈敏度愈高，所以霍爾元件的厚度都比較薄，但 d太小，會使元件的輸入、輸出電阻增加。當電場作用在運動電子 上的電場力與洛倫茲力相等時，電子積累便達到動態(tài)平衡。當霍爾元件通過恒定電流、霍爾元件在梯度磁場中上、下移動時，輸出的霍爾電勢 V取決于其在磁場中的位移量 X，所以測得霍爾電勢的大小便可獲知霍爾元件的靜位移量，如圖 所示。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。它們只能用于測量具有相對穩(wěn)定狀態(tài)的物理量，而在實際工程中和科學實驗中，很多物理量是連續(xù)變化的，只能采用非平衡電橋才能測量；非平衡電橋的基本原理是通過橋式電路來測量電阻，根據(jù)電橋輸出的不平衡電壓，再進行運算處理，從而得到引起電阻變化的其它物理量，如溫度、壓力、形變等。 所 用到的單元或部件及其各自說明 單元或部件列表 1) 直流穩(wěn)壓電源； 2) 電橋平衡網(wǎng)絡(luò)單元； 3) 霍爾式傳感器單元； 4) 差動放大器單元； 5) 電壓表； 直流穩(wěn)壓電源簡介 由于本設(shè)計中使用的是直流激勵，故應(yīng)使用 +2V 直流穩(wěn)壓電源，且激勵電壓不可過大，以免損壞霍爾片。 W(g) 0 20 40 60 80 100 120 140 V(mv) 0 40 83 124 165 203 238 265 表 VW 關(guān)系表 圖 電子秤原理圖 8. 根據(jù)表 中數(shù)據(jù)作出 VW曲線，可看出其線性范圍為 0140g,并可得出其靈敏度 S=，如圖 所示。 4. 差動放大器增益調(diào)至最小位置調(diào)零后，不再改變調(diào)零電位繼的位置。電子秤原理圖如圖 示。 在此設(shè)計中可利用傳感器試驗儀上的差動放大器單元，如圖 所示。 2. 非線性 傳感器承受載荷與其相應(yīng)輸出電壓之間并非成完全的線性關(guān)系，由此 而造成的誤差稱為傳感器的非線性誤差。諧振式傳感器可分為振弦式、振梁式、振膜式、振筒式、振管式和晶體諧振式等多種類型。壓磁傳感器具有輸出信號大、抗干擾性能好、過載能力強、不均勻載荷對測量準確度的影響小、能在惡劣的環(huán)境中工作、結(jié)構(gòu)簡單便于加工等優(yōu)點。電容式傳感器由于它存在輸出特性的非線性、寄生電容和分布電容對靈敏度和稱重精度的影響、傳感器聯(lián)接電路比較復(fù)雜等原因，直接影響到它的可靠性，所以限制了它的應(yīng)用。一般來說，傳感器的量程越接近分配到 每個傳感的載荷，其稱量的準確度就越高，但在實際使用時，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動沖擊等載荷的存在，因此在選用傳感器量程的時候，要考慮諸如多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。 稱重傳感器的選擇主要從以下幾個方面考慮： 1. 要考慮傳感器所處的實際工作環(huán)境情況； 傳感器所處的工作環(huán)境情況對如何選用傳感器是至關(guān)重要的，它關(guān)系到傳感器能否正常的工作，關(guān)系到傳感器的安全和使 用壽命，乃至關(guān)系到整個電子秤的可靠性和安全性。 主副電源 電橋平衡網(wǎng)絡(luò) 運算放大部分 稱重傳感器 F/V表顯示 圖 電子秤各電路單元 物體重量 指示表 非電量 電量 線性對應(yīng) 傳感器 圖 各電路單元或部件的選擇 直流穩(wěn)壓電源的選擇 直流穩(wěn)壓電源可直接從 CSY 傳感器實驗儀獲得，由于此設(shè)計過程采用的是直流激勵，故應(yīng)將直流穩(wěn)壓電源置 +2V檔且激勵電壓不能過大，以免損壞霍爾片 電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的選擇 電橋平衡網(wǎng)絡(luò)采用 CSY 傳感器實驗儀左下角的電橋單元，使用時可