基于at89s52單片機(jī)設(shè)計(jì)的電子秤課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-06-26 13:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖 電源方框及波形圖 A、 整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓 U2變換成脈動(dòng)電壓 U3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動(dòng)電壓 U3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑 的直流電壓 U4。 B、 穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓 U4受負(fù)載、輸入電 壓 和 溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓 U0。 電源電路圖 集成三端穩(wěn)壓芯片 LM7805 具有比較高的精確度，加上電容的濾波，對電路可以提供比較穩(wěn)定的電壓。圖 的 +5V電源 主要用于電橋數(shù)據(jù)采集、給 A/D（ TCL2543） 供電 、 液晶 顯示 ； +9V電源用于給 LM336 基準(zhǔn)源供電、 信號(hào)放大電路、 ； 5V 為 OP07 參考電壓和用于調(diào)零電路。由于要求輸出的電流最大值 第 7 頁 為 2020mA，而且取 樣電阻為 1歐所以要求 TCL2543 輸出的電壓至少為 2伏，通過計(jì)算 5 伏的電壓足夠?qū)崿F(xiàn)上述要求。 圖 電源原理圖 電阻應(yīng)變式傳感器就是將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化 , 再經(jīng)相應(yīng)的測量電路而最后顯示或記錄被測量值的變化。 在這里，我們用電阻應(yīng)變式傳感器作為測量電路的核心。并應(yīng)根據(jù)測量對象的要求，恰當(dāng)?shù)剡x擇精度和范圍度。 4． 2. 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)的傳感器。 電阻應(yīng)變式稱重傳感器包括兩個(gè)主要部分，一個(gè)是彈性敏感元件：利用它將被測的重量轉(zhuǎn)換為彈性體的應(yīng)變值；另一個(gè)是電阻應(yīng)變計(jì)：它作為傳感元件將彈性體的應(yīng)變，同步地轉(zhuǎn)換為電阻值的變化。 電阻應(yīng)變片所感受的機(jī)械應(yīng)變量一般為 ， 隨之而生的電阻變化率也大約在 26 10~10 ?? 數(shù)量級(jí)之間。這樣小的電阻變化用一般測量電阻的儀表很難測出，必須采用一定形式的測量電路將 微小的電阻變化率轉(zhuǎn)變成電壓或電流的變化，才能用二次儀表顯示出來。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中通過橋式電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓變化。電 阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理框圖如圖 421所示： 載荷 P 電壓 應(yīng)變 ε 電阻變化 Δ R 輸出 敏感元件 應(yīng)變片 測量電橋 第 8 頁 圖 421電阻應(yīng)變式稱重傳感器工作原理框圖 當(dāng)傳感器不受載荷時(shí)，彈性敏感元件不產(chǎn)生應(yīng)變，粘貼在其上的應(yīng)變片不發(fā)生變形，阻值不變，電橋平衡，輸出電壓為零；當(dāng)傳感器受力時(shí)，即彈性敏感元件受載荷 P時(shí)，應(yīng)變片就會(huì)發(fā)生變形，阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，有輸出電壓。 電阻應(yīng)變式稱重傳感器橋式測量電路如圖 422所示： 422 橋式測量電路 R R R R4 為 4 個(gè)應(yīng)變片電阻，組成了橋式測量電路， Rm 為溫度補(bǔ)償電阻 ， e 為激勵(lì)電壓， V為輸出電壓。 若不考慮 Rm ， 在 應(yīng) 變 片 電 阻變 化 以 前 ， 電 橋 的輸 出 電 壓 為 ： 由于橋臂的起始電阻全等，即 R1 = R2 = R3 = R4 = R，所以 V=0 。 當(dāng)應(yīng)變片的電阻 R R R R4 變成 R+△ R R+△ R R+△ R R+△ R4時(shí)，電橋的輸 出電壓變?yōu)椋? 通過化簡，上式則變?yōu)椋? 也就是說，電橋輸出電壓的變化與各臂電阻變化率的代數(shù)和成正比。 第 9 頁 如果四個(gè)橋臂應(yīng)變片的靈敏系數(shù)相同，且 ?KRR?? ，則上式又可寫成： 式中 K為 應(yīng)變片靈敏系數(shù)，ε為應(yīng)變量。 上式表明，電橋的輸出電壓和四個(gè)轎臂的應(yīng)變片所感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中， 4 個(gè)應(yīng)變片分別貼在彈性梁的 4個(gè)敏感部位，傳感器受力作用后發(fā)生變形。在力的作用下， R R3被拉伸，阻值增大，△ R△ R3 正值， R R4 被壓縮， 阻值減小，△ R△ R4 為負(fù)值。再加之應(yīng)變片阻值變化的絕對值相同，即 ： △ R1 = △ R3 = + △ R 或ε 1 = ε 3 = +ε △ R2 = △ R4= △ R 或ε 2 = ε 4 = ε 因此： eKRmRReRRRmRReRmRRRRRRRRV?22222?????????????????? ?????? 令 eUSu?，則 ?KRmR RSu 2??， SU 稱為傳感器系數(shù)或傳感器輸出靈敏度。 圖 第 10 頁 、差動(dòng)放大電路 目前的電子稱重裝置大都使用電阻應(yīng)變橋式傳感器 ,其核心是由電阻應(yīng)變計(jì) (應(yīng)變片 )構(gòu)成的電橋電路 ,這類傳感器具有成本低、精度高且溫度穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。但其檢測原理決定該類傳感器輸出電壓低 ,要經(jīng)過差分放大電路放大數(shù)百倍才能用于 A/D 轉(zhuǎn)換。一般說來，傳感器輸出的電壓值都非常小，基本上都是毫伏 級(jí)甚至微伏級(jí)。在設(shè)計(jì)高精度電子秤時(shí)，需要外部放大電路來獲得足夠的增益。 儀表 儀器放大器的選擇 儀表 儀器放大器 的選型很多，我們這里介紹一種用途非常廣泛的儀表放大器，就是典型的差動(dòng)放大器。它只需 高精度 OP07 和幾只電阻器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測量 等 數(shù)字采集的系統(tǒng)中。 OP07 參數(shù)： 1) 低的輸入噪聲電壓幅度 — μ VPP ( ～ 10Hz) 2) 極低的輸入失調(diào)電壓 — 10 μ V 3) 極低的輸入失調(diào)電壓溫漂 — μ V/ ℃ 4) 具有長期的穩(wěn)定性 — μ V/MO 5) 低的輸入偏置電流 — 177。 1nA 6) 高的共模抑制比 — 126dB 7) 寬的共模輸入電壓范圍 — 177。 14V 8) 寬的電源電壓范圍 — 177。 3V ～177。 22V OP07 芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓，所以 OP07 在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。 OP07 同時(shí)具有輸入偏置電流低和開環(huán)增益高的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得 OP07 特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。 芯片封裝 如下圖： OP07芯片引腳功能說明： 1和 8為偏置平衡 (調(diào)零端 )， 2為反向輸入端， 3為正 Offset Null 1 Inverting Input 2 Noninverting Inpute 3 Vcc 4 8 Offset Null2 7 Vcc+ 6 Output 5 . — + 第 11 頁 向輸入端， 4接
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