最新基于霍爾式傳感器的電子秤課程設計(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： 電阻應變式、電容式、壓磁式、壓電式、諧振式等。1. 電阻應變式稱重傳感器：是把電阻應變計粘貼在彈性敏感元件上，然后以適當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)接電路比較復雜等原因，直接影響到它的可靠性，所以限制了它的應用。近些年來由于集成電路特別是微處理技術的發(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中的應用又得到了重視，在國內(nèi)已出現(xiàn)了可與電阻應變式傳感器電子秤準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，將被稱重量的變化變換成傳感器導磁體的導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確度的影響小、能在惡劣的環(huán)境中工作、結構簡單便于加工等優(yōu)點。缺點是準確度低、反應速度慢。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合音叉振子傳感器。稱重傳感器的主要性能指標：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輸出電壓之間并非成完全的線性關系，由此而造成的誤差稱為傳感器的非線性誤差。3. 不重復性在同一環(huán)境條件下，對傳感器反復施加某載荷時，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，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、差動放大器、電壓表均按要求采用CSY傳感器實驗儀上相應的單元。第四章 硬件設計 硬件設計概要 硬件電路設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，且與位移在一定程度上呈線性關系；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 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) 主副電源關閉2. 了解霍爾式傳感器的結構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
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