課程設(shè)計(jì)---基于霍爾式傳感器的電子秤設(shè)計(jì)-資料下載頁
2024-11-08 22:32本頁面
【導(dǎo)讀】術(shù)的巨大進(jìn)步，大大加速了這個進(jìn)程。目前，電子秤在商業(yè)銷售中的使用已相當(dāng)。普遍，但在市場上仍廣泛使用的電子秤有很大局限性。這些電子秤體積大、成本?？s、拉伸變形來實(shí)現(xiàn)計(jì)量的彈簧秤等，其計(jì)量誤差大，又容易損壞?；沙拥扔?jì)量器械將逐漸被淘汰。因此，一種能夠在未來更方便、更準(zhǔn)確的普及型?？蒲?、交通、內(nèi)外貿(mào)易等各個領(lǐng)域，與人民的生活緊密相連。電子秤是電子衡器。代化水平和社會經(jīng)濟(jì)效益的提高。由機(jī)械到機(jī)電結(jié)合再到全電子化、由單一功能到多功能的過程。
【正文】 HT HS1 等，其 命名方法 如圖 所示 。 阿拉伯字母代表產(chǎn)品序號 公式（ ） 圖 H 漢語拼音字母代表霍爾元件材料 Z— 鍺 T— 銻化銦 S— 砷化銦 漢語拼音字母 H 代表霍爾元件 圖 國產(chǎn)霍爾傳感器命名方法 17 霍爾傳感器的主要特性參數(shù) 1. 輸入電阻 Ri和輸出電阻 Ro Ri 是指流過控制電流的電極（簡稱控制電極）間的電阻值， Ro 是指霍爾元件的 霍爾電勢輸出電極（簡稱霍爾電極）間的電阻，單位為Ω，霍爾傳感器的等效電路可如圖 所示 。 2. 額定控制電流 Ic和最大控制電流 Icm 1) 霍爾元件在空氣中產(chǎn)生 10℃的溫升時(shí)所施加的控制電流稱為額定控制電流 Ic。在相同的磁感應(yīng)強(qiáng)度下， Ic 值較大則可獲得較大的霍爾輸出，霍爾元件限制 Ic的主要因素是散熱條件。 2) 一般鍺元件的最大允許溫升 Δ Tm80℃，硅元件的 Δ Tm175℃。當(dāng)霍爾元件的溫升達(dá)到 Δ Tm時(shí)的 Ic就是最大控制電流 Icm 。 3. 不等位電勢 Uh 1) 在額定控制電流 Ic 之下，不加磁 B＝ 0時(shí)，霍爾電極間的空載霍爾電勢Uh≠ 0，稱為不平衡 (不等位 )電勢，單位為 mV。一般要求霍爾元件的Uh1mV，好 的霍爾元件的 Uh 可以小于 。 2) 不平衡電勢 Uh 是主要的零位誤差。因?yàn)樵诠に嚿想y以保證霍爾元件兩側(cè)的電極焊接在同一等電位面上。 如圖 所示 ， 當(dāng)控制電流 I流過時(shí)，即使未 加外磁場， A、 B 兩電極此時(shí)仍存在電位差，此電位差被稱為不等位電勢（不平衡電勢） Uh。 圖 霍爾傳感器等效電路 18 霍爾傳感器電磁特性 霍爾式壓力傳感器由兩部分組成：一部分 是彈性敏感元件的波登管用以感受壓力 P，并將 P 轉(zhuǎn)換為彈性元件的位移量 X，即 X＝ KpP，其中系數(shù) Kp 為常數(shù)。另一部分是霍爾元件和磁系統(tǒng)，磁系統(tǒng)形成一個均勻梯度磁場，如右 圖所示，在其工作范圍內(nèi)， B＝ KbX，其中斜率 Kb 為常數(shù)；霍爾元件固定在彈性元件上，因此霍爾元件在均勻梯度磁場中的位移也是 X， 這樣，霍爾電勢 Uh 與被測壓力 P之間的關(guān)系就可表示為 Uh＝ KhIB＝ KhIKbKpP＝ KP， 式中 KhIKbKp＝ K— 霍爾式壓力傳感器的輸出靈敏度，具體內(nèi)部原理及磁場B與位移 X的關(guān)系 分別 如 （ 圖 、圖 ） 所示 。 N S S N 圖 不平衡電勢 Uh產(chǎn)生原理圖 B X X 霍爾元件 2X 圖 磁場 B與位移 X關(guān)系 圖 霍爾式壓力傳感器內(nèi)部原理 19 霍爾傳感器的基本驅(qū)動電路 霍爾元件的基本驅(qū)動電路如 圖 所示。 霍爾元件兩種驅(qū)動電路如圖 所示 。 恒流驅(qū)動 恒壓驅(qū)動 圖 霍爾元件兩種驅(qū)動電路 在此次設(shè)計(jì)中，當(dāng)霍爾傳感器通過恒定電流，將重物放在振動平 臺正中央時(shí)，使得霍爾傳感器在梯度磁 場中上下移動，輸出的霍爾電勢 V取決于其在磁場中的位移量 X，霍爾電勢經(jīng)放大后與被測重物的重量呈一定的線性關(guān)系。 差動放大器簡介 我們上學(xué)期剛學(xué)過《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，了解到差動放大器的作用是放大差模信號，抑制共模信號，在本次設(shè)計(jì)中由于產(chǎn)生的霍爾電勢很小，為減小誤差，故用差動放大器將其放大后顯示到電壓表上 。 F/V表 簡介 由于此次設(shè)計(jì)是在 CSY 傳感器實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行，故直接用 F/V表顯示 放大后的霍爾電勢，這是與用單片機(jī)編程方式制作電子秤不 相同的一點(diǎn) 。 圖 霍爾元件基本驅(qū)動電路 20 第五章 電子秤 調(diào)試 及使用說明 電子秤 調(diào)試 若之前學(xué)過 單片機(jī)的有關(guān)知識，則可以通過單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)電子秤軟件設(shè)計(jì)， 即可以做仿真實(shí)驗(yàn)， 但由于大三上學(xué)期尚未對單片機(jī)編程有充分了解，故此次電子秤調(diào)試需在 CSY 傳感器實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行， CSY傳感器實(shí)驗(yàn)儀 主要由四部分組成：傳感器安裝臺、顯示與激勵源、傳感器符號及引線單元、處理電路單元，如圖 示。 圖 CSY傳感器實(shí)驗(yàn)儀 具體調(diào)試步驟如下： 1. 連接好線路后，開啟主副電源，調(diào) W1 電位 繼使系統(tǒng)電壓輸出為零。 2. 在稱重平臺上放上砝碼，觀察電壓表示數(shù)，求出其靈敏度。 3. 根據(jù)線性起點(diǎn)移走平臺上放的多余稱重砝碼，記下此刻的表頭讀數(shù)，再在平臺上放一個未知重量之物，記下表頭讀數(shù)。根據(jù)線性區(qū)的靈敏度 S可求得此物體重量。 需要指出的是在每次稱量物體之前都需用電位繼 W1 將電壓表調(diào)零，目的是補(bǔ)償不等位電勢，零位穩(wěn)定是影響電子秤精度非常重要的因素，因受溫度或其它因素影響將引起零位不穩(wěn)定，這種現(xiàn)象稱為零漂。由于零漂的影響，零輸入信號 21 時(shí)，輸出可能不為零，為消除這個零位漂移值，采用零位補(bǔ)償技術(shù)，通常采用橋路補(bǔ)償法即在霍 爾輸出電極上串入一個溫度補(bǔ)償電橋，電橋四臂均為等值錳銅電阻，其中一臂并聯(lián)熱敏電阻。 另外，若稱量物體時(shí)電壓表示數(shù)不穩(wěn)定，可能是線路連接問題或?qū)Ь€問題，若這幾方面都無問題但電壓表示數(shù)仍然不是很穩(wěn)，則應(yīng)讀取其中間值。 使用說明 1. 每次稱物體前需 用電位繼 W1 將電壓表調(diào)零。 2. 當(dāng)稱 量太輕的物體時(shí)可先秤它與砝碼一起的重量，后減去砝碼的重量。 3. 磁路系統(tǒng)的氣隙較大，應(yīng)使霍爾片盡量靠近極靴，以提高靈敏度。 4. 一旦調(diào)整好后，測量過程中不能移動磁路系統(tǒng)。 5. 激勵電壓絕對不能超過 2V，以免損壞霍爾片。 6. 霍爾片輸入輸出信號千萬不能 接錯，否則將燒毀霍爾片輸出端。 7. 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。 8. 此霍爾傳感器的線性范圍較小，所以砝碼和重物不應(yīng)太重。 9. 砝碼與重物應(yīng)置于振動平臺的中間位置。
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