【正文】 或12V。另外，如（21）式，欲提高輸出信號(hào)，可以提高工作電壓E0?！　榱伺c不同稱重范圍相匹配，約定不同稱重范圍的最大應(yīng)變量em保持一致?！　　∪垭姌虻撵`敏度最高，線性好，溫度補(bǔ)償性能也比較好。　　　　測(cè)量橋路　一個(gè)成品的金屬箔式應(yīng)變片傳感器，通常在受應(yīng)變的彈性元件表面按對(duì)稱位置粘貼四個(gè)同質(zhì)應(yīng)變片，以便構(gòu)成全臂電橋。通常荷重傳感器的測(cè)量范圍與分辨率是互相制約的，測(cè)量范圍越大，則分辨率越差。圖（c）為S型剪切式荷重傳感器彈性元件為鋁合金材料?！　　? 圖3 金屬應(yīng)變片荷重傳感器　　　 　 圖（a）為圓柱式荷重傳感器，彈性元件為合金鋼材料。利用應(yīng)變效應(yīng)可以組成荷重傳感器的論述并不多。選用荷重傳感器的基本要求是：靈敏度高，函數(shù)關(guān)系呈線性，重復(fù)性好，長(zhǎng)期穩(wěn)定。電容式荷重傳感器也是一種可選對(duì)象，但是需要穩(wěn)定的交流電源作為工作電源，技術(shù)要求高，電路復(fù)雜，適用于安裝空間小，響應(yīng)速度快的場(chǎng)合。相對(duì)半導(dǎo)體應(yīng)變片盡管也能適用并且也有不少優(yōu)點(diǎn)，如靈敏度高，體積小，響應(yīng)速度快等。選用金屬箔式應(yīng)變片傳感器作為電子秤的荷重傳感器是最廣泛的應(yīng)用?！　〈蠖鄶?shù)電子秤的使用場(chǎng)合是極為普通的室內(nèi)外的大氣層環(huán)境，所謂的溫度條件是10C176?！　? 　　 　　　　　　　二， 設(shè)計(jì)過程　　　荷重傳感器電子稱傳感器的選用　荷重傳感器的形式有電阻式、電容式、壓磁式等多種形式。還可以增加人機(jī)對(duì)話鍵盤、與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換與通信、輸出模擬或數(shù)字控制信號(hào)等功能。目前大多數(shù)電子秤是數(shù)字顯示方式，所以模擬信號(hào)還必須作模數(shù)轉(zhuǎn)換。電子秤的二次儀表把來自荷重傳感器的微弱電壓信號(hào)進(jìn)行放大，濾波。　　　　圖2所示的以單片機(jī)為核心部件組成三次儀表，它大大豐富了電子秤功能。作為規(guī)模較小的儀表系統(tǒng)，三次儀表主要是以中央處理器為核心的數(shù)字電路，組成智能化儀表。三次儀表是采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，所以要求二次儀表的輸出信號(hào)必須是數(shù)字信號(hào)。故稱二次儀表為測(cè)量與顯示部件。為此采用二次儀表對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大；來自一次儀表的電信號(hào)往往還夾帶外部的干擾信號(hào)，必須把它去除，一般二次儀表還包括濾波電路用以消除干擾。　　　　　如圖1所示一次儀表通常指的是傳感器，它是由敏感元件，電路，機(jī)構(gòu)等組成，是利用某些特殊材料對(duì)某些物理量具有一定的敏感，然后轉(zhuǎn)換成電量（電壓，電流）。　　　　　　　　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告　　　課程設(shè)計(jì)題目 : 傳感器與測(cè)試技術(shù)課程設(shè)計(jì)　　　　　　　　部 （系） 運(yùn)輸管理 　專 業(yè) 交控D102 　　　姓 名 也爾夏提 　　學(xué) 號(hào) 43 ____　指導(dǎo)教師 葉劍鋒 　　　　　2012年 12 月 09 日　　　一， 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述　　 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，電子秤在許多商業(yè)活動(dòng)中已成為不可缺少的計(jì)量工具。電子秤作為一個(gè)典型的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，也可歸納為由三大環(huán)節(jié)所組成。 通常來自一次儀表的電信號(hào)比較弱小，不足以驅(qū)動(dòng)顯示器。傳感器的轉(zhuǎn)換關(guān)系往往并不服從線性關(guān)系，所以有時(shí)還需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)木€性補(bǔ)償處理。　　二次儀表的輸出信號(hào)可能是模擬量，也可能是數(shù)字量。三次儀表將進(jìn)一步對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理并形成控制量輸出。使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的性能與功能大大提高?！「鞣N各樣形式的電子秤的儀表結(jié)構(gòu)都是大同小異的，都必須利用荷重傳感器來采集重量信號(hào)并變換成相應(yīng)大小的電信號(hào)。這不僅為了提高靈敏度，更重要的是與下一環(huán)節(jié)的電路進(jìn)行正確匹配。有了A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)碼信號(hào)，就可以進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)度變換、自動(dòng)超載報(bào)警、自動(dòng)數(shù)字顯示。由此大大提高了性能。電阻式傳感器又分為金屬絲（箔）式、半導(dǎo)體式，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)及使用范圍。～55C176。因?yàn)榻饘俨綉?yīng)變片在這個(gè)溫度范圍內(nèi)具有精度高、穩(wěn)定性好、線性、轉(zhuǎn)換電路簡(jiǎn)單，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。但是對(duì)溫度的敏感，以前一直是它的缺陷，雖然目前已經(jīng)通過激光修補(bǔ)工藝解決了溫度補(bǔ)償問題，可是生產(chǎn)成本高成為廣泛使用的阻礙。壓磁式荷重傳感器特別適用于環(huán)境溫度較高的場(chǎng)合，但是精度不高，僅適用于大噸位秤重?！　　?yīng)變片傳感器　　在“傳感器與測(cè)試技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)中已經(jīng)了解了應(yīng)變效應(yīng)。如圖3所示，為三種常見的應(yīng)變片荷重傳感器。圖（b）為梁式荷重傳感器，彈性元件為彈簧鋼材料。三種結(jié)構(gòu)形式的荷重傳感器均為壓縮式受力，根據(jù)測(cè)重范圍的需要，采用不同的彈性模量的材料。反之，測(cè)量范圍越小，則分辨率越好。如圖4所示，管式彈性體的貼片位置和測(cè)量電橋?！y(cè)量電橋的輸出： （21）　應(yīng)變與荷重力的關(guān)系： （22）　　　　其中，F(xiàn)為荷重力，l為管狀體受力長(zhǎng)度，r為管狀體半徑，h為管壁厚度，E為楊氏模量，這是與彈性體材質(zhì)有關(guān)。同一規(guī)格的荷重傳感器當(dāng)然選用相同的彈性體材質(zhì)，只是通過管狀彈性體管壁厚度h來匹配不同稱重范圍。值得注意地是，過度提高工作電壓E0，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變片電阻通過的電流過大而自身發(fā)熱引起溫度帶來的誤差。測(cè)量電橋的最大輸出電壓為6mV或12mV。低重位的小型電子秤一般只要布置一個(gè)荷重傳感器（如商店15Kg電子秤），而大噸位平臺(tái)式電子秤考慮到受力強(qiáng)度和平衡的關(guān)系，通常需要由4個(gè)荷重傳感器來托起稱重平臺(tái)（如汽車地磅秤）。　　　　　 圖5 荷重傳感器的布置　　　　荷重傳感器電子稱調(diào)理電路的設(shè)計(jì)　調(diào)理電路包括信號(hào)放大、信號(hào)濾波、溫度補(bǔ)償、線性化處理、標(biāo)度變換、A/D和D/A變換等。除了信號(hào)幅值和電量性質(zhì)變換之外，其他均由三次儀表中的單片機(jī)來完成?！　　?一）放大器　　　由于各種傳感器的轉(zhuǎn)換電信號(hào)比較微弱,需要將信號(hào)濾波,放大到A/。主要可以分成：通用型,高精度型,高輸入阻抗，高速型等?！　　×?xí)慣選擇：〖1〗若信號(hào)內(nèi)阻較大時(shí)，應(yīng)采用高輸入阻抗的放大器，否則將會(huì)產(chǎn)生信號(hào)傳遞損失?！?〗若信號(hào)電壓很小時(shí)，就必須考慮低噪聲，低溫漂，高精度的放大器。它具有失調(diào)量小，溫漂小，功耗低，輸入阻抗高共模抑制比CMRR高等優(yōu)點(diǎn)?！　　　　　D6 μA741通用運(yùn)算放大器　　　　 LMX24（X=1，2，3）單片四運(yùn)放集成電路?！?77。根據(jù)使用體會(huì),應(yīng)用方便,價(jià)格低,但精度不夠理想。電路引腳參見圖7。則要求選用超低失調(diào),超低漂移,超低噪聲的運(yùn)算放大器。主要技術(shù)指標(biāo):輸入失調(diào)電壓85mV。差模輸入電阻31mΩ。第一節(jié)拍采集輸入失調(diào)并記憶在補(bǔ)償電容內(nèi)。這樣可做到超低失調(diào)和超低漂移。它在測(cè)量放大,生物醫(yī)學(xué)工程檢測(cè),微弱信號(hào)放大中應(yīng)用非常廣泛?！　　　　D8 ICL7650斬波穩(wěn)零型運(yùn)算放大器　　　　　電路介紹：　CA，CB為記憶電容,將采集輸入失調(diào)記憶在該電容內(nèi),所以補(bǔ)償精度取決于電容的品質(zhì)(高品質(zhì),小漏電)。為了防止輸出電壓超過一定幅度,使得放大器阻塞。鉗位要求：R3+R2//R1=100～100