電子稱的設(shè)計(jì)word版(編輯修改稿)
2025-07-08 22:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 然電容式傳感器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和良好動(dòng)態(tài)特性等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有不利因素： 6 （ 1） 小功率、高阻抗。受幾何尺寸限制，電容傳感器的電容量都很小，一般僅幾皮法至幾十皮法。因 C 太小，故容抗 Xc=1/ω C 很大，為高阻抗元件，負(fù)載能力差；又因其視在功率 P=u02ω C ， C 很小，則P 也很小。故易受外界干擾，信號(hào)需經(jīng)放大，并采取抗干擾措施。 （ 2）初始電容小，電纜電容、線路的雜散電路所構(gòu)成的寄生電容影響很大。 我們知道，電子稱的第一個(gè)要求就是稱量準(zhǔn)確，所以電容式傳感器不是最 佳選擇。 方案三 電阻應(yīng)變式傳感器 電阻應(yīng)變式傳感器簡(jiǎn)稱電阻應(yīng)變計(jì)，它由電阻應(yīng)變片和測(cè)量線路兩部分組成 。 常用的電阻應(yīng)變片有兩種：電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片，本設(shè)計(jì)中采用的是電阻絲應(yīng)變片，為獲得高電阻值，電阻絲排成網(wǎng)狀，并貼在絕緣的基片上，電阻絲兩端引出導(dǎo)線，線柵上面粘有覆蓋層，起保護(hù)作用。 當(dāng)將電阻應(yīng)變計(jì)用特殊膠劑粘在被測(cè)構(gòu)件的表面上時(shí)，則敏感元件將隨構(gòu)件一起變形，其電阻值也隨之變化，而電阻的變化與構(gòu)件的變形保持一定的線性關(guān)系，進(jìn)而通過相應(yīng)的二次儀表系統(tǒng)即可測(cè)得構(gòu)件的變形。通過應(yīng)變計(jì)在 構(gòu)件上的不同粘貼方式及電路的不同聯(lián)接，即可測(cè)得重力、變形、扭矩等機(jī)械參數(shù)。由物理學(xué)知識(shí)可知，一根金屬絲的電阻為： R=ρL/S （ 42） 在金屬絲的彈性范圍內(nèi) ： Δ R/R=KSε x （ 43） 7 式中： Ks—— 金屬絲的靈敏系數(shù) x—— 金屬絲的應(yīng)變 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路 在電子稱的數(shù)據(jù)采集部分，由物體才產(chǎn)生的壓力經(jīng)電阻應(yīng)變片的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)后再送入放大電 路中進(jìn)行信號(hào)放大。 由于溫度變化引起的電阻變化與試件應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎有相同的數(shù)量級(jí)，如果不采取必要是措施克服溫度的影響，測(cè)量精度無法保證，所以在設(shè)計(jì)時(shí)選用“電橋測(cè)量電路”進(jìn)行溫度補(bǔ)償補(bǔ)償（如下圖所示）。電橋的一個(gè)對(duì)角線結(jié)點(diǎn)介入電源電壓，另一個(gè)對(duì)角線結(jié)點(diǎn)為輸出電壓 U0。為了使電橋在測(cè)量前的輸出電壓為零，應(yīng)該選擇四個(gè)橋臂上的電阻均作應(yīng)變片，使 R1R3=R2R4或 R1/R2=R3/R4，這樣電橋就平衡了。 根據(jù)不同的要求，應(yīng)變電橋有不同的工作方式：?jiǎn)伪郯霕蚬ぷ鞣绞剑p臂半橋工作方式，全橋四臂方式。其中全橋 四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。所以為設(shè)計(jì)高靈敏度的電子稱，選用全橋四臂工作方式。但是，電子稱在使用中 R R R R4不可能嚴(yán)格地成比例關(guān)系，所以必須設(shè)置調(diào)零電路，如圖所示 。調(diào)節(jié) RP，最終可以使電橋趨于平衡， U0被調(diào)到零位，這一過程就是調(diào)零。圖中的 R R8是用于減小調(diào)節(jié)范圍的限流電阻。 8 圖 41 全橋四臂調(diào)零電路 信號(hào)放大電路 在前級(jí)處理電路部分，我們可以考慮采用以下幾種方案： 方案一、利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成前級(jí)處理電路； 普通低溫漂運(yùn)算放大器 構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。由于 A/D 轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，所以幾毫伏的干擾信號(hào)就會(huì)直接影響最后的測(cè)量精度。所以，此種方案不宜采用。 方案二、主要由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器，而構(gòu)成的前級(jí)處理電路；差動(dòng)放大器具有高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放 (如 OP07)做成一個(gè)差動(dòng)放大器
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