最新基于霍爾式傳感器的電子秤課程設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-21 22:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 稱重傳感器的種類很多，根據(jù)工作原理來分常用的有以下幾種： 電阻應(yīng)變式、電容式、壓磁式、壓電式、諧振式等。1. 電阻應(yīng)變式稱重傳感器：是把電阻應(yīng)變計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)換成電信號的轉(zhuǎn)換元件。2. 電容式稱重傳感器：是把被稱物體重量轉(zhuǎn)換為電容器容量變化的一種傳感器，它是以各種不同類型的電容量作為轉(zhuǎn)換元件，實際是一個具有可變參數(shù)的電容器。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。近些年來由于集成電路特別是微處理技術(shù)的發(fā)展，可將電子線路緊靠傳感器的極板以減小電纜分布電容的影響，并可利用微處理技術(shù)對電容式傳感器的溫度特性和非線性進行補償，所以電容式傳感器在電子稱重技術(shù)中的應(yīng)用又得到了重視，在國內(nèi)已出現(xiàn)了可與電阻應(yīng)變式傳感器電子秤準(zhǔn)確度相比的電容式臺秤和電容式吊秤等產(chǎn)品。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。它的工作原理是利用壓磁效應(yīng)，將被稱重量的變化變換成傳感器導(dǎo)磁體的導(dǎo)磁率變化并輸出電信號。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(zhǔn)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。缺點是準(zhǔn)確度低、反應(yīng)速度慢。它常用于冶金、礦山、運輸?shù)裙I(yè)部門的承受大噸位，并要求牢固可靠、安全報警等測力或稱重場合。4. 諧振式稱重傳感器：也稱頻率式傳感器，它是利用機械振子的固有頻率或石英晶體的諧振特性，隨著被稱物體重量的變化而產(chǎn)生頻率變化現(xiàn)象而形成的一種傳感器。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。在稱重技術(shù)中主要采用的是振弦式稱重傳感器和振梁式稱重傳感器類的一種復(fù)合音叉振子傳感器。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時的輸出電壓，單位為（mV/V）。在任一載荷下，傳感器的輸出電壓 =所加載荷供橋電壓輸出靈敏度/額定載荷。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。3. 不重復(fù)性在同一環(huán)境條件下，對傳感器反復(fù)施加某載荷時，其每次輸出的電壓值不盡相同，這種現(xiàn)象稱為傳感器的不重復(fù)性。4. 零點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的輸出電壓，稱為零點不平衡輸出。綜合對上述的了解以及自己做實驗的親身體驗，最終決定采用霍爾式傳感器完成此設(shè)計內(nèi)容。 霍爾傳感器單元 霍爾傳感器實物圖 差動放大器的選擇放大電路的主要性能指標(biāo)有放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等，其中放大倍數(shù)是衡量放大電路放大能力的指標(biāo)，有電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)；輸入電阻是從輸入端向放大電路內(nèi)看去的等效電阻，它等于放大電路輸出端接實際負載電阻后，輸入電壓與輸入電流之比；放大電路的輸出端可等效為一個信號源。在此設(shè)計中可利用傳感器試驗儀上的差動放大器單元。 差動放大器單元 F/V表的選擇此F/V表是顯示差動放大器輸出的電壓值，可直接用實驗儀上的數(shù)字式電壓/頻率表即（F/V表）：3位半顯示，電壓范圍02V，020V，頻率范圍3Hz2KHz、10Hz20KHz，靈敏度≥50mV,。 F/V表 最終方案的確定經(jīng)過上述的思考與論證，決定設(shè)計的最終方案如下：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)、差動放大器、電壓表均按要求采用CSY傳感器實驗儀上相應(yīng)的單元。第四章 硬件設(shè)計 硬件設(shè)計概要 硬件電路設(shè)計原理說明及電路圖+2V2VW1r直 流 穩(wěn) 壓 電 源+—V 原理說明：在直流穩(wěn)壓電源的激勵下，首先調(diào)整電位繼W1使電壓表示數(shù)為零，以補償不等位電勢（不考慮溫度誤差的影響）；當(dāng)有重物放在振動平臺正中央且霍爾元件通過恒定電流時，霍爾元件會在梯度磁場中向下移動時，輸出的霍爾電勢Ｖ也為負值，即與位移相對應(yīng)，且與位移在一定程度上呈線性關(guān)系；輸出的霍爾電勢經(jīng)差動放大器放大顯示在F/V表上，經(jīng)過多次實驗可得出被測物體重量與電壓表示數(shù)的關(guān)系，從而通過看放未知重物時的電壓表示數(shù)可迅速得到其重量。 電橋平衡網(wǎng)絡(luò) 霍爾式傳感器 差動放大器 電壓表 電子秤原理圖 硬件電路設(shè)計的步驟1. 旋鈕初始位置：1) 差動放大器：增益旋至最小2) F/V數(shù)顯表：置于2V檔3) 直流穩(wěn)壓電源：置于177。2V檔4) 主副電源關(guān)閉2. 了解霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)及實驗儀上的安裝位置，熟悉實驗面板上霍爾片的符號（霍爾片安裝在實驗儀的振動圓盤上，兩個半圓永久磁鋼固定在實驗儀的頂板上，二者組合成霍爾傳感器）。3. 開啟主副電源將差動放大器增益調(diào)至最小位置調(diào)零后，關(guān)閉主副電源，拆除差動放大器調(diào)零接線。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。5. 調(diào)節(jié)測微頭脫離平臺并遠離振動臺。6. 按圖1接線，開啟主副電源，調(diào)W1電
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1