基于電阻應(yīng)變式傳感器的電子秤的設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2024-11-14 04:14本頁面
【正文】 N T T V? ? ? 圖（ 5）雙積分 A/D裝換器原理圖 由此可見，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)所獲得的數(shù)字量正比于輸入模擬電壓。從 t=t1開始， S1與參考電壓 — VREF接通，通過 R 對(duì) C 反向充電， V01逐漸上升，經(jīng) t2— t1時(shí)間間隔， V0=0。 3) 量化編碼階段。轉(zhuǎn)換開始時(shí) t=0,S1與 Vi接通， 2) Vi通過 R對(duì) C充電，積分器輸出電壓負(fù)向線性變化，積分器對(duì) Vi在 0～ t1時(shí)間積分。當(dāng) Vs=1 以后 ,S0斷開， A/D 轉(zhuǎn)換開始。 圖（ 41）原理圖 12 圖（ 42）積分波形圖 圖（ 5）所示為雙積分 AD 原理圖，圖中 S0， S1為模擬開關(guān)，控制邏輯包括一個(gè) n 為計(jì)數(shù)器，附加觸發(fā)器 Fc，模擬開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路 L0， L1及門 G1， G2等。雙積分式 ADC 就是一種首先將輸入的模擬信號(hào)變換成與其成正比的時(shí)間間隔，然后再在這段時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的 A/D 轉(zhuǎn)換器，所獲得的計(jì)數(shù)值就是 正比于輸入模擬信號(hào)的數(shù)字量。傳感器的輸出通常由儀表放大器加以放大。 本設(shè)計(jì)采用全橋測量電路。電路優(yōu) 點(diǎn)：差模信號(hào)按差模增益放大，遠(yuǎn)高于共模成分（噪 11 聲）；決定增益的電阻理論上對(duì)共模抑制比 Kcmr 沒有影響，因此電阻的誤差不重要。第 II級(jí)采用差動(dòng)電路用以提高共模抑制比。主要作用是對(duì)信號(hào)源的影響 小，拾取信 號(hào)的能力強(qiáng)，以及能夠使輸出穩(wěn)定。信號(hào)工頻干擾以及所測量的參數(shù)以外的作用的 干擾，一般為共模干擾，前置級(jí)須采用 CMRR 高的差動(dòng)放大形式，能減少共模干擾向差模干擾轉(zhuǎn)化。 一般情況下，信號(hào)源的內(nèi)阻為 100kΩ，則放大器的輸入阻抗應(yīng)大于 1MΩ。 圖（ 3）三運(yùn)放差分放大電路結(jié)構(gòu)圖 三運(yùn)放差分放大電路特點(diǎn)： 1)高輸入阻抗。 放大器 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。 三運(yùn)放差分放大電路 只需高精度 LM358 和幾只電阻 10 器，即可構(gòu)成性能優(yōu)越的儀表用放大器。 三運(yùn)放差分放大電路 本次課程設(shè)計(jì)中，需要一個(gè)放大電路，我們將采用三運(yùn)放差分放大電路，主要的元件就是三運(yùn)放差分放大器?；瑒?dòng)式線性可變電阻器 RP1 作為物體重量彈性應(yīng)變的傳感器，組成零調(diào)整電路，當(dāng)載荷為 0時(shí)，調(diào)節(jié) RP1 使數(shù)碼顯示屏顯示零。3Ω 極限過載范圍 : 150% ； 安全過載范圍 : 120% 使用溫度范圍 : 20℃ ～ +60℃ 測量電橋 由箔式電阻應(yīng)變片電阻 R R R R4 組成測量電橋，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源 E供給。輸入阻抗 : 405177。其特點(diǎn)是：當(dāng)四個(gè)橋臂電阻達(dá)到相應(yīng)的關(guān)系時(shí)，電橋輸出為零，否則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計(jì)來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。所以測量電路應(yīng)當(dāng)能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中做常用的是橋式測量電路。 測量電路是電子秤設(shè)計(jì)電路中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，在制作的過程中應(yīng)盡量選擇好元件，調(diào)整好測量的范圍的精確度，以避免減小測量數(shù)據(jù)的誤差。電橋電路有四個(gè)電阻，其中任何一個(gè)都可以是電阻應(yīng)變片電阻，電橋的一個(gè)對(duì)角線接入工作電壓 U，另一個(gè)對(duì)角線為輸出電壓 Uo。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，即可測得重力、變形、扭矩等機(jī)械參數(shù) 。 電阻應(yīng)變式傳感器簡稱電阻應(yīng)變計(jì)。 在這里，我們用電阻應(yīng)變式傳感器作為測量電路的核心。廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制、儀器儀表、電氣測量等數(shù)字采集的系統(tǒng)中。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 三運(yùn)放差分 放大器。 電子秤的測量過程實(shí)際是通過傳感器將被測物體的重量轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，放大系統(tǒng)把來自傳感器的微弱信號(hào)放大，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量通過顯示器顯示重量。 圖（ 1） 電阻應(yīng)變式傳感器簡稱電阻應(yīng)變計(jì)。 7 數(shù)字電子秤一般由以下 5部分組成：傳感器、信號(hào)放大系統(tǒng)、模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、顯示器、和量程切換 系統(tǒng)。其次，由 A/D轉(zhuǎn)換電路把由 三運(yùn)放差分放大 電路把傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，然后送 A/D 轉(zhuǎn)換電路中。 A/D 轉(zhuǎn)換的作用是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行模 數(shù)轉(zhuǎn)換，然后把數(shù)字信號(hào)輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測量結(jié)果。 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)的測量裝置。 數(shù)字電子秤的 電路構(gòu)成主要有測量電路， 三運(yùn)放 差 分 放大電路， A/D轉(zhuǎn)換，顯示電路。 6 1 緒論 數(shù)字電子秤簡介 電子秤具有稱重精度高，簡單實(shí)用，攜帶方便，成本低，制作簡單，測量準(zhǔn)確，分辨率高，不易損壞和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，是家庭購物的首選。與之相反，應(yīng)變片技術(shù)用于許多工業(yè)應(yīng)用。 傳感器技術(shù)前景 當(dāng)今的稱重解決方案通常 基于兩種傳感器技術(shù)：應(yīng)變片技術(shù)與力補(bǔ)償技術(shù)。內(nèi)置檢測砝碼可確保隨時(shí)對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)與驗(yàn)證。隨著最新工業(yè)開發(fā)成果的問世，這些傳感器現(xiàn)已能夠在需要較高防護(hù)等級(jí)保護(hù)的危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)使用。 壓力補(bǔ)償 在生產(chǎn)環(huán)境中使用力補(bǔ)償傳感器的愿望可以令人理解。目前，基于應(yīng)變規(guī)的測量系統(tǒng)用于水箱與鍋爐稱重、罐裝系統(tǒng)
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