電子秤的設計報告

1、精品電子秤的設計報告學號： 1605111班級：測控 111姓名：welcome精品緒論手提電子秤具有稱重精確度高，簡單實用，攜帶方便成成本低，制作簡單，測量準確，分辨率高，不易損壞和價格便宜等優(yōu)點。是家庭購物使用的首選。其電路構成主要有測量電路，差動放大電路，A/D轉換，顯示電路。其中測量電路中最主要的元器件就是電阻應變式傳感器。電阻應變式傳感器是傳感器中應用最多的一種，廣泛應用于電子秤以及各種新型結構的測量裝置。而差動放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號進行一定倍數(shù)的放大，以滿足 A/D轉換器對輸入信號電平的要求。A/D 轉換的作用是把模擬信號轉變成數(shù)字信號，進行模數(shù)轉換，然后把

2、數(shù)字信號輸送到顯示電路中去，最后由顯示電路顯示出測量結果。welcome精品一、課題任務與要求1.設計題目：便攜式電子秤的設計報告2.任務與要求：1）設計一個 LED 數(shù)碼顯示的便攜式電子稱。2）采用電阻應變式傳感器。3）稱重范圍 01.999KG 。二、系統(tǒng)概述1. 方案比較：1）設計方案一.系統(tǒng)框圖： . 系統(tǒng)設計思路、工作原理壓力傳感器實現(xiàn)壓電轉換，將壓力轉換為電信號。經(jīng)過高精度差動放大器放大后。輸入給模數(shù)轉換器，轉化為數(shù)字信號，由該數(shù)字信號控制編碼器的編碼，從而控制數(shù)碼管顯示。該設計的優(yōu)劣：a. 優(yōu)點：每個模塊的功能單一，且沒有復雜的編程問題。在整個系統(tǒng)進行調(diào)試時，可以比較方便的對每個

3、模塊進行測試，能夠迅速找到出現(xiàn)問題的模塊。比較容易制作。welcome精品b. 缺點：使用的芯片較多，信號的噪聲較大，且數(shù)碼管與編碼器的電路比較繁雜，在實際焊接中容易出現(xiàn)問題。2）設計方案二.系統(tǒng)框圖：. 系統(tǒng)設計思路、工作原理：壓力傳感器實現(xiàn)壓電轉換， 將壓力轉換為電信號。 經(jīng)過高精度差動放大器放大后。輸入給模數(shù)轉換器，從而控制數(shù)碼管顯示。該設計的優(yōu)劣：a. 優(yōu)點：每個模塊的功能單一，且沒有復雜的編程問題。在整個系統(tǒng)進行調(diào)試時，可以比較方便的對每個模塊進行測試，能夠迅速找到出現(xiàn)問題的模塊。比較容易制作。b. 缺點：功能單一，僅能作為日常生活使用。不可有其他的功能擴展。2.方案比較在介紹每個方

4、案時已經(jīng)對每個方案的優(yōu)劣進行了闡述。以下再對每種方案的突出特點進行比較。優(yōu)點缺點方案一易于檢查模塊較多，welcome精品電路復雜功能單一方案二易于檢查功能單一模塊最少，電路簡單綜述：對于方案一，它的電路連接與方案二相比較為復雜。且功能模塊也較多，沒有方案二易于調(diào)試。成本也相對較高。這里也不采用。綜上所述，這次試驗我選擇了實驗二為最終的設計方案。其流程如下：電阻應變數(shù)碼管式傳感器ICL7107輸出信號顯示電路三單元電路設計與分析1. 元器件清單表元件 / 集成塊型號功能說明ICL7107ICL7107雙積分 A/D 轉換轉換模 - 數(shù)信號R1、R2、R3、R4E350 ZAA箔式電阻應變片傳感

5、器（2kg 稱重傳感器可代）P15K 電位器RRP2 、 RP3電位器welcome精品電源+5V 、 -5V直流電源電阻各阻值共 13精密金屬膜電阻塊24k47k100k1k10k1m5k電容各容量共 5 塊積分電路中不能0.1u,用瓷片電容0.47u0.22u110p0.02u差動放大器Ina114ap數(shù)碼管Lg5011bsr2、電子稱工作原理當被稱物體放置在電子秤的稱臺上時，起重量便通過稱體傳遞給稱重傳感器，傳感器隨之產(chǎn)生力- 電效應，將物體的重量轉換成與被稱物體重量成一定函數(shù)（一般成正比關系）關系的電信號（電壓或welcome精品電流），此信號經(jīng)放大電路放大、 濾波后傳達給 A/D 轉

6、換器進行轉換，數(shù)字信號經(jīng)一定的電路進行輸出顯示。由于本次課設我們使用的是硬件電路，采用芯片ICL7107 ，這個芯片是 3 位半的 ADC 轉換芯片，一般的萬用表上使用的芯片，很經(jīng)典的雙積分AD ，帶顯示驅動，可以直接把顯示數(shù)碼管與芯片連接進行顯示，電路結構比使用單片機來做簡單得多，原理也清楚明了。3. 測量電路：電阻應變式傳感器就是將被測物理量的變化轉換成電阻值的變化 , 再經(jīng)相應的測量電路而最后顯示或記錄被測量值的變化。在這里，我們用電阻應變式傳感器作為測量電路的核心。 并應根據(jù)測量對象的要求，恰當?shù)剡x擇精度和范圍度。（1）電阻應變式傳感器的組成以及原理：電阻應變式傳感器簡稱電阻應變計。

7、當將電阻應變計用特殊膠劑粘在被測構件的表面上時， 則敏感元件將隨構件一起變形， 其電阻值也隨之變化，而電阻的變化與構件的變形保持一定的線性關系， 進而通過相應的二次儀表系統(tǒng)即可測得構件的變形。 通過應變計在構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、扭矩等機械參數(shù)（2）電阻應變式傳感器的測量電路：電阻應變片的電阻變化范圍為0.0005 0.1 歐姆。所以測量電路應當能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應變傳感器中做常用的welcome精品是橋式測量電路。橋式測量電路有四個電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓 E，另一個對角線為輸出電壓Uo 。其特點是：當四個橋臂電阻達到相應的關系時，

8、電橋輸出為零，否則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計來測量， 所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。測量電橋如圖：R5R2ER1RP1R3R4R6它由箔式電阻應變片電阻R1、R2、R3、R4 組成測量電橋，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源E 供給。物體的重量不同， 電橋不平衡程度不同，指針式電表指示的數(shù)值也不同?；瑒邮骄€性可變電阻器RP1作為物體重量彈性應變的傳感器，組成零調(diào)整電路，當載荷為0 時，調(diào)節(jié) RP1 使數(shù)碼顯示屏顯示零。4差動放大電路：(1) 原理：本次設計中，要求用一個放大電路，即差動放大電路，主要的元件就是差動放大器。在許多需要用A/D轉換和數(shù)字采集的單片機系統(tǒng)中，多數(shù)情況下，傳感器輸出的

9、模擬信號都很微弱，必須通過一個模擬放大器對其進行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉換器對輸入信號電平的要求，在此情況下，就必須選擇一種符合要求的放大器。儀表儀器放大器的選型很多， 我們這里使用一種用途非常廣泛的放大welcome精品器，就是典型的差動放大器ina114ap 。它只需高精度和幾只電阻器，即可構成性能優(yōu)越的儀表用放大器。廣泛應用于工業(yè)自動控制、儀器儀表、電氣測量等數(shù)字采集的系統(tǒng)中。本設計中差動放大電路結構圖如下：Vi1A1ViR8R7IVo放大倍數(shù)的推導過程： I= Vi1Vi 2R8R7Vo=(R 8+R 7+R 8)IA2Vi2=(1+ 2R8 )Vi ，R7則 Avf=1+2R

10、8R7放大電路與 ICL7107 的連線示意圖如下：5VA1V+IN -R =30K8R7=R8=30KIN +5.1 KRP31MVref+A2Vref-Rp2COM5 A/D轉換：A/D 轉換的作用是進行模數(shù)轉換， 把接收到的模擬信號轉換成數(shù)字信號輸出。在選擇A/D 轉換時，先要確定A/D 轉換的位數(shù)，該設welcome精品計運用的是雙積分式 A/D 轉換器 ICL7107 ，A/D 轉換誤的位數(shù)確定與整個測量控制系統(tǒng)所需測量控制的范圍和精度有關， 系統(tǒng)精度涉及的環(huán)節(jié)很多，包括傳感器的變換精度，信號預處理電路精度 A/D 轉換器以及輸出電路等。（1）ICL7107 雙積分型的 AD 轉換器

11、的特點a.直接輸出 7 段譯碼信號b.ICL7107 直接驅動 LEDc. 位十進制 A/D 轉換器 d.雙積分型電路（ 2 ）雙積分 A/D 轉換器結構與原理常見 A/D 轉換器的轉換方式有積分式和非積分式兩類（如逐次逼近比較式 A/D 轉換器），雙積分式 A/D 轉換器的基本組成如圖，它由積分器、比較器、邏輯控制電路、閘門電路、計數(shù)器及時鐘脈沖源等電路所組成。四、總體工作電路原理圖數(shù)顯電子秤具有準確度高，易于制作，成本低廉，體積小巧，實用等特點。其分辨力為1 克左右，在 2 千克的量程范圍內(nèi)經(jīng)仔細調(diào)校，測量精度可比較高。A1R5R2ER1RP1R3R4R6welcome7107數(shù)碼管顯示電

12、路A2稱重傳感器精品這個圖是前端的測量放大電路下面的仿真圖就是 TC7107 與硬件的連接，只不過為了簡便起見我們用一個滑動變阻器代替壓力傳感器， 用一個運算放大器代替三運放。從圖上可以看出我們用了五個數(shù)碼管， 其中上邊的那個是作為比較，如果輸入沒超過量程，數(shù)碼管閑事 1，超出量程，數(shù)碼管顯示為0。本次仿真結果的量程為 0.000-1.999 ，不過由于存在誤差，數(shù)碼管最小顯示為 0.002 。welcome精品五、調(diào)試調(diào)試過程（ 1）首先在秤體自然下垂已無負載時調(diào)整 RP1 ，使顯示器準確顯示零。（2）再調(diào)整 Rp2 ，使秤體承擔滿量程重量（本電路選滿量程為2 千克）時顯示滿量程值。（調(diào)節(jié)

13、R衰減比）p2（3）然后在秤鉤下懸掛1 千克的標準砝碼，觀察顯示器是否顯示1.000 ，如有偏差，可調(diào)整RP3 值，使之準確顯示1000 。（調(diào)節(jié)反2nVref向定值積分時間Vi）（4）重新進行 2、3 步驟，使之均滿足要求為止。welcome精品（5）最后準確測量RP2 、RP3 電阻值，并用固定精密電阻予以代替。RP1 可引出表外調(diào)整。測量前先調(diào)整RP1，使顯示器回零。六、系統(tǒng)方案總結工作原理數(shù)顯電子秤電路原理如上圖所示，其主要部分為電阻應變式傳感器 R1 、R2、R3、R4 及 IC2、IC3組成的測量放大電路，和 IC1及外圍元件組成的數(shù)顯面板表。傳感器R1 采用 E350ZAA 箔式電阻應變片，其常態(tài)阻值為 350歐姆。測量電路將產(chǎn)生的電阻應變量轉換成電壓信號輸出。 IC2 、IC3將經(jīng)轉換后的弱電壓信號進行放大，作為