【正文】 現(xiàn)狀 影響因素 隨著科技的進步 , 對電子秤的要求也越來越高。在機械結(jié)構(gòu)方面 ， 因材料結(jié)構(gòu)強度和剛度的限制 , 會使力的傳遞出現(xiàn)誤差 ， 而傳感器輸出特性存在非線性 , 加上信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)存在的非線性 ， 使得整個系統(tǒng)的非線性誤差變得不容忽視 。此外 ，為了保證準確、穩(wěn)定地顯示 , 儀器內(nèi)部分辨率 (主要是 ADC 的分辨率 ) 一般要比外部顯示分辨率高 4 倍以上 , 這就要求所采用的 ADC 具有足夠的轉(zhuǎn)換位數(shù) ， 而采用高精度的 ADC， 自然增加了系統(tǒng)的成本 [2]。據(jù)悉 , 目前電子秤的附加功能主要有以下幾種： ⑴ 電子稱重系統(tǒng)附加了計算機系補償裝置，可以進行自診斷、校正和多種補償計算和處理； ⑵ 具有皮重、凈 重顯示等多功能。目前的電子秤有附加多種計算和數(shù)據(jù)處理功能 , 以滿足多種使用的要求。同時 , 功能更加齊全的高精度的先進電子秤將會不斷問世 , 其應用范圍也會更加拓寬。由于目前在設(shè)計電子稱重系統(tǒng)時大量地采用集成芯片，因此電子秤系統(tǒng) 已經(jīng)擺脫了 以往的電子模式，正趨向智能化多元化方向發(fā)展 [6]。 電子稱重系統(tǒng)由于自身的精度高、功能強和使用方便，實際使用的電子秤有較高的性價比，在很多領(lǐng)域完全可以取代那些機械式的稱重工具。目前，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微處理器應用技術(shù)的日趨成熟，必將推進基于微處理器為核心的電子秤系統(tǒng)功能的 日趨完善，因此多元化智能電子稱重系統(tǒng)具有廣泛的應用前景和開發(fā)價值！ [7] 電子秤的組成 電子秤的基本結(jié)構(gòu) 電子秤是利用物體的重力作用來確定物體質(zhì)量（重量）的測量儀器，也可用來確定與質(zhì)量相關(guān)的其它量大小、參數(shù)、或特性。 2. 稱重傳感器； 即由非電量（質(zhì)量或重量）轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換 元件，它是把支承力變換成電的或其它形式的適合于計量求值的信號所用的一種輔助手段。 對稱重傳感器的基本要求是：輸出電量與輸入重量保持單值對應，并有良好 的線性關(guān)系；有較高的靈敏度；對被稱物體的狀態(tài)的影響要?。荒茉谳^差的工作條件下工作；有較好的頻響特性；穩(wěn)定可靠。這部分習慣上稱載荷測量裝置或二次儀表。 電子秤的基本工作原理 當被稱物體放置在秤體的秤臺上時，其重量便通過秤體傳遞到稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力－電效應，將物體的重量轉(zhuǎn)換成與被稱物體重量成一定函數(shù)關(guān)系 (一般成正比關(guān)系 )的電信號 (電壓或電流等 )。運算結(jié)果送到內(nèi)存貯器，需要顯示時， CPU 發(fā)出指令，從內(nèi)存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機打印。 需要指出的是，由于本實驗中沒有用到單片機的有關(guān)知識，而直接使用 CSY傳感器實驗儀，故經(jīng)放大電路放大的信號直接進入 F/V 表，從而直接得出物體重量與輸出電壓值的關(guān)系， 繼而計算出靈敏度。 此次設(shè)計中主要利用霍爾式傳感器的直流激勵特性設(shè)計電子秤，在設(shè)計中主 要 了解霍爾式傳感器的原理與特性、霍爾式傳感器在靜態(tài)測量中的應用。 按照電子秤設(shè)計的要求，可確定電子秤電路由以下幾部分組成：主副電源部分、電橋平衡網(wǎng)絡單元、稱重傳感器部分、運算放大部分、電壓表顯示部分組成，如圖 所示。此信號由放大電路進行放大，直接進入 F/V 表，可讀出電壓表示數(shù)，進而確定電壓表示數(shù)與被測量物體重量的關(guān)系。 稱重傳感器的選擇 稱重傳感器在電子秤中占有十分重要的位置，被喻為電子秤的心臟部件，它的性能好壞很大程度上決定了電子秤的精確度和穩(wěn)定性。若在環(huán)境惡劣的條件下（如高低溫、濕熱），傳感器所占的誤差比例就更大，因此，在人們設(shè)計電子秤時，正確地選用稱重傳感器非常重要。 2. 對傳感器數(shù)量和量程的選擇； 圖 電橋平衡網(wǎng)絡 傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子秤的用途、秤體需要支撐的點數(shù)（支撐點數(shù)應根據(jù)使秤體幾何重心和實際重心重合的原則而確定）而定。 傳感器量程的選擇是依據(jù)秤的最大秤量值、選用傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定傳感器的量程。 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。 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。近些年來由于集成電路特別是微處理技術(shù)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(shù)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(shù)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。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。缺點是準確度低、反應速度慢。 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。在稱重技術(shù)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。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。 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。 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(shè)計內(nèi)容，霍爾式傳感器單元如圖 所示， 圖 霍爾傳感器單元 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。 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,如圖 所示。 硬件設(shè)計概要 硬件電路設(shè)計原理說明及電路圖 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(guān)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(guān)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。 圖 F/V 表 +2V 2V W1 r 直 流 穩(wěn) 壓 電 源 + — V 電橋平衡網(wǎng)絡 霍爾式傳感器 差動放大器 電壓表 硬件電路設(shè)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。 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(guān)閉主副電源，拆除差動放大器調(diào)零接線。 5. 調(diào)節(jié)測微頭脫離平臺并遠離振動臺。 7. 在稱重平臺上放上砝碼，填入表 中。 9. 根據(jù)線性起點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)。如若電壓表顯示 13mv,則所稱量物體重 。直流穩(wěn)壓電源有如下特點： 1. 輸出電壓值能在額定輸出電壓值以下任意設(shè)定和正常工作； 20 40 60 80 10