传感器称重传感器应用电路设计.doc

课 程 设 计 2012年6 月 25 任务书 课程 传感器课程设计 题目 称重传感器应用电路设计 主要内容： 使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。 设计开始先查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时显示**.**千克，并有相应的手动校正电路。 基本要求： 1．设计以测量显示部分电路为主； 2．要绘制原理框图； 3．绘制原理电路； 4．要有必要的计算及元件选择说明； 5．提供元件清单； 6．如果采用单片机，必需绘制软件流程图 主要参考资料： [1] 黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].电子科技大学出版社,2004 [2] 王琦.电阻应变式称重传感器的设计[J].木材加工机械.2005(3) [3] 缪少勇.浅谈称重传感器工作原理及故障排除[J].科学之友.2010(14) [4] 施昌彦.称重传感器计量规程[J].试验技术与试验机.1987(4) [5] 张国维.测控电路[M].机械工业出版社,2007 完成期限 2012.6.25—2012.6.29 指导教师 专业负责人 2012年 6 月 25 日 摘 要 在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。随着计量技术和电子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性度好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重量测试中有非常广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。所以电阻应变式力传感器制作的数显电子秤具有准确度高易于制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。 关键词：称重传感器、电阻应变计、精度、显示 目 录 一、设计要求 1 二、方案设计 1 1、方案说明 1 2、方案论证 2 三、传感器工作原理 2 四、电路的工作原理 4 五、单元电路设计、参数计算和器件选择 6 1、测量电路 6 2、差动放大电路 7 3、A/D转换 8 4、显示电路设计 9 5、系统需要的元器件清单 10 六、总结 11 称重传感器应用电路设计 一 、设计要求 使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。 设计开始先查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时显示**.**千克，并有相应的手动校正电路。 二、方案设计 1、方案说明 在设计系统时，针对各个电路模块实现的功能来设计电子秤的方案有以下两种： 方案一 模拟电路方案 首先利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号。其次，由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大，然后送A/D转换电路中。然后再由A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路。最后由显示电路显示数据，系统设计总体方案框图如图1所示 图1模拟电路总体系统框图 方案二 单片机方案 按照本设计功能的要求，系统由5个部分组成：控制器部分、信号采集部分、报警部分、数据显示部分、和电路电源部分，系统设计总体方案框图如图2所示。 图2 单片机总体系统框图 信号采集部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电信号（本设计为电压信号），而后经处理电路（如滤波电路，差动放大电路，）处理后，送A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出。控制器部分接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过复杂的运算，将数字信号转换为物体的实际重量信号，并将其存储到存储单元中。控制器还可以通过对扩展I/O的控制，对键盘进行扫描，而后通过键盘散转程序，对整个系统进行控制。数据显示部分根据需要实现显示功能。电路电源部分主要是为电路提供稳定方便的电源，将工频电压直接转换成所需的±5伏电压。报警部分只要是在超重时对使用者发出警告声。 、方案论证 鉴于本电子秤的设计并不太复杂，通过方案比较，由于方案一采用器件较少，成本较低，电路实现简单，且方案一完全能实现所需功能，所以在具体设计时，采用了第一种设计方案。 首先利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，该重量信号通过差动输入和调理放大电路后，以模拟信号的方式传送到A/D转换器。其次，由A/D转换电路把模拟信号转换成数字信号送给数码管，最后由显示电路显示数据。 三、传感器工作原理