【導(dǎo)讀】應(yīng)變或應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電阻的微小變化再進(jìn)行電量測(cè)量的裝置。電阻應(yīng)變式傳感器是。傳感器中應(yīng)用最多的一種，廣泛應(yīng)用于電子秤以及各種新型結(jié)構(gòu)的測(cè)量裝置。壓力可達(dá)10～1011Pa、%，測(cè)量應(yīng)變可達(dá)με～kμε級(jí)；境，易于集成化和智能化。示電路顯示數(shù)據(jù)。這種電子秤具有精確度高，操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉，成本低，制作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)變式傳感器的工作原理·················································································&#1

　　

【正文】 的應(yīng)用 柱 (筒 )式力傳感器 圖 31 (a)、 (b)分別為柱式拉、壓力傳感器，應(yīng)變片粘貼在彈性體外壁應(yīng)力分布均勻的中間部分，對(duì)稱地粘貼多片。貼片在圓柱面上的展 開位置如圖 31 (c)所示，縱向粘貼的應(yīng)變片用于測(cè)力，橫向粘貼的應(yīng)變片不受力，接入橋路用做溫度補(bǔ)償。應(yīng)變片在橋路中的連接如圖 31(d)所示， R1 和 R3串接， R2 和 R4 串接，并置于橋路對(duì)臂上，這種叉開串接的方法有利于減小彎矩的影響，橫向貼片 R5 和 R7 串接， R6 和 R 8 串接，接于另外兩個(gè)橋臂 上。 圖 31 (d)構(gòu)成一個(gè)帶溫度補(bǔ)償?shù)陌霕?。 圖 31 柱 (筒 )式力傳感器 膜片式壓力傳感器 圖 32(a)是用壓力傳感器測(cè)量容器內(nèi)液體重量的示意圖。該傳感器下端安裝感壓膜，感受液體 的壓力。由傳壓桿傳導(dǎo)感壓膜的壓力，上端安裝微壓傳感器。當(dāng)容器中的溶液增多時(shí)，感壓膜感受的壓力就增大。 微壓傳感器等效為一個(gè)感壓的電橋電路，如圖 32(b)所示，此時(shí)輸出電壓為 Uo=Khρ g (336) 式中： K 為傳感器傳輸系數(shù)； ρ 為液體的密度。 圖 32 液位高度或液體重量傳感器 第 14 頁 由于 hAρ g=Q 表征感壓膜上面液體的重量，因此 (337) 式中： Q 為容器內(nèi)感壓膜上面溶液的重量； A 為柱形容器的截面積。 式 (337)表明，電橋輸出電壓與柱式容器內(nèi)感壓膜上面溶液的重量成線性關(guān)系，因此用此種方法可以測(cè)量容器內(nèi)儲(chǔ)存的溶液重量。 AKQU ?o 第 15 頁 第 4 章 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(cè)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(cè)量 等 數(shù)字采集的系統(tǒng)中 。 OP07 參數(shù)： ⑴ 低的輸入噪聲電壓幅度 — μ VPP ( ～ 10Hz) ⑵ 極低的輸入失調(diào)電壓 — 10 μ V ⑶ 極低的輸入失調(diào)電壓溫漂 — μ V/ ℃ ⑷ 具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性 — μ V/MO ⑸ 低的輸入偏置電流 — 177。 1nA ⑹ 高的共模抑制比 — 126dB ⑺ 寬的共模輸入電壓范圍 — 177。 14V ⑻ 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(chǎng)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(cè)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： Offset Null 1 Inverting Input 2 Noninverting Inpute 3 Vcc 4 8 Offset Null2 7 Vcc+ 6 Output 5 . — + 第 16 頁 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 為正向輸入端， 4 接地， 5 空腳 6 為輸出， 7 接電源 + 。 差動(dòng)放大電路圖： 本設(shè)計(jì)中差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)圖如下： 所用芯片： LM358 內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源 使用，也適用于雙電源工作模式。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場(chǎng)合。 A/D 轉(zhuǎn)換 在實(shí)際的測(cè)量和控制系統(tǒng)中檢測(cè)到的常是時(shí)間、數(shù)值都連續(xù)變化的物理量，這種連續(xù)變化的物理量稱之為模擬量，與此對(duì)應(yīng)的電信號(hào)是模擬電信號(hào)。模擬量要輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理，首先要經(jīng)過模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，單片機(jī)才能接收、處理。實(shí)現(xiàn)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換的部件稱 A/D 轉(zhuǎn)換器或 ADC。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為滿足各種不同的檢測(cè) 及控制任務(wù)的需要，大量結(jié)構(gòu)不同、性能各RP3 第 17 頁 異的 A/D 轉(zhuǎn)換電路不斷產(chǎn)生。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 常用的幾種 A/D 類型：積分型、逐次逼近型、并行比較型 /串并行型、ΣΔ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。 本項(xiàng)目選用雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器。它是由積分器，比較器，邏輯控制電路，閘門電路，計(jì)數(shù)器及時(shí)鐘脈沖源等電路組成。其原理圖 ： 電壓表部分電路圖應(yīng)用 RP3 R1 R2 R3 R4 R5 R6 RP1 E 1 2 3 4 5 6 7 8 LM398 30K 30K RP2 1M 第 18 頁 注意要點(diǎn)： ⑴ 辨認(rèn)引腳 芯片的第一腳，是正放芯片 ⑵ 各個(gè)節(jié)點(diǎn)以及電源的電壓 ⑶ 芯片引腳的元件數(shù)值 ⑷ 比例讀數(shù) 第 19 頁 第 5 章 用電阻片構(gòu)成的電子秤 工作原理 數(shù)顯電子秤電路原理如圖所示，其主要部分為電阻應(yīng)變式傳感器 R1 及IC IC3 組成的測(cè)量放大電路，和 IC1 及外圍元件組成的數(shù)顯面板表。傳感器 R1 采用 E350~ZAA 箔式電阻應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為 350O。測(cè)量電路將 R1 產(chǎn)生的電阻應(yīng)變量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出。 IC3 將經(jīng)轉(zhuǎn)換后的弱電壓信號(hào)進(jìn)行放大，作為 A／ D 轉(zhuǎn)換器的模擬電壓輸入。 IC4 提供 l． 22V 基準(zhǔn)電壓，它同時(shí)經(jīng) R R6 及 RP2 分壓后作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓。 31/2 位A/D，轉(zhuǎn)換器 ICL7126 的參考電壓輸人正端，由 RP2 中間觸頭引入，負(fù)端則由 RP3 的中間觸頭引入。兩端參考電壓可對(duì)傳感器非線性誤差進(jìn)行適量補(bǔ)償。 元件選擇 ⑴ IC1選用 ICL7126集成塊； IC IC3選用高精度低溫標(biāo)精密運(yùn)放 OP07。 IC4 選用 LM385－ 1． 2V 集成塊。 ⑵ 傳感器 RI 選用 E350－ ZAA 箔式電阻應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為 350O。 ⑶ 各電阻元件宜選用精密金屬膜電阻。 ⑷ RPI 選用精密多圈電位器， RP RP3 經(jīng)調(diào)試后可分別用精 密金屬膜 第 20 頁 電阻代替。 ⑸ 電容中 C1 選用云母電容或瓷介電容。 第 21 頁 總 結(jié) 在電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)中，我花了大量的時(shí)間和精力進(jìn)行資料查閱和方案論證，結(jié)合自己所學(xué)，認(rèn)真解決每一個(gè)功能模塊中遇到的問題． 在設(shè)計(jì)完各個(gè)功能模塊之后，我用 Protel 99 SE 繪圖軟件進(jìn)行了各個(gè)模塊的繪制，并最終繪制成一個(gè)總的電路原理圖。另外，我還用仿真軟件Proteus 6 Professional 進(jìn)行某些功能模塊的仿真，收到了很好的效果。但由于缺乏實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)，電路中還有些功能不夠完善，有寫參數(shù)不夠精確，而且抗干擾能力也不夠好。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了讓在專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)上有所加深外，對(duì)于我們另外的心理修養(yǎng)也進(jìn)行了一次打磨，比如在最后的論文格式排版方面，需要我們不斷地去學(xué)習(xí)借鑒我們的一些“非專業(yè)”知識(shí)，以前總是認(rèn)為我們的辦公學(xué)得很好了，真正在畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)所出現(xiàn)的問題很多很多，需要我們?nèi)ザ虝r(shí)間的馬上學(xué)會(huì)去解決，這告訴了我們隨時(shí)隨地都要去學(xué)習(xí)，并且隨時(shí)隨地都需要有一個(gè)好的態(tài)度，這樣我們才能不斷地前進(jìn)。 第 22 頁 參考文獻(xiàn) 【 1】 電子線路 CAD 實(shí)用教程 潘 永雄 沙河 ，西安電子科技大學(xué)出版， 【 2】 傳感器應(yīng)用電路 300 例，孫余凱 吳銘山 項(xiàng)綺明，電子工業(yè)出版 【 3】 傳感器與檢測(cè)技術(shù)，周樂挺 高等教育出版《傳感器應(yīng)用技術(shù)》 王煜 東 【 4】 《傳感器原理及工程應(yīng)用（第三版）》 郁有文 【 5】 《檢測(cè)與控制技術(shù) 》李貴山（直冷式電冰箱的溫度測(cè)控） 【 6】 《測(cè)試技術(shù)與傳感器 》羅志增（基于光電原理測(cè)量的實(shí)例） ,（基于單片機(jī)的硬件特征參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)