电阻应变式力传感器制作的数显电子秤摘要 本设计分四个模块：数据采集及放大模块、模数（A / D）转换模块、自动换档模块、显示模块本电路应用电阻应变式传感器来采集电压的微小变化，经过放大电路放大后送入A/D转换芯片CC7107，对输入电压信号进行转换成数字量输出；显示模块直接连接数码管构成，显示实际测量值同时根据输出，自动判断出所加压力的大小来改变量程，实现自动换挡可实现0—1.99KG，0—19.99KG，0—199.9KG范围的测量关键词 电阻应变式传感器；敏感元件；电子秤AbstractThe design is divided into four modules: data acquisition and amplifier module, the module (A / D) converter module, automatic transmission module, display module. The application of resistance strain sensor circuit to capture small changes in voltage, after amplification into the amplifier circuit A / D converter chip CC7107, the input voltage signal into a digital output; display module connected directly to digital form, showing the actual measurement value. At the same time according to the output, automatically determine the size of the applied pressure to change the range, automatic shift. Can achieve 0-1.99KG ,0-19 .99 KG ,0-199 .9 KG range of measurements. Key words strain sensor；sensitive components；;electronic scales.目 录1 计量器具的发展 12 系统方案设计与比较 33 元器件的选择和电路设计 43.1 传感器的选择以及原理 43.1.1 弹性体 53.1.2 电阻应变片 63.1.3 电阻应变式传感器的测量电路 73.2 放大器电路 93.3 A/D(模/数)转换器 103.3.1 A/D转换芯片7107的引脚图及其引脚功能 103.4 数字电子秤的电路分析 123.4.1 数字电子秤的电路 123.4.2 数字电子秤的电路图分析 134 系统测试方法 155 结论 16结束语 17参考文献 1818 电阻应变式力传感器制作的数显电子秤 1 计量器具的发展测定物体质量的衡器。
常见的有杆秤、台秤、案秤、弹簧秤等以带有星点和锥度的木杆或金属杆为主体，并配有砣(砝码)、砣绳和秤盘(或秤钩)的小型衡器按使用范围和秤量的大小分为戥子、盘秤和钩秤3种承重装置为矩形台面，通常在地面使用的小型衡器按结构原理可分为机械台秤和电子台秤两类在工作台案或柜台上使用的小型商用衡器按结构和功能可分为普通案秤和电子计价秤两类④弹簧秤利用弹簧在被测物重力作用下的变形来测定该物体重量的衡器其秤量可从1毫克到数十吨 电子秤：利用作用于物体上的重力来测量该物体质量(重量)的计量仪器，装有电子装置 秤重物品经由装在机构上的重量传感器，将重力转换为电压或电流的模拟讯号，经放大及滤波处理后由A/D处理器转换为数字讯号，数字讯号由中央处理器(CPU)运算处理，而周边所须要的功能及各种接口电路也和CPU连接应用，最后由显示屏幕以数字方式显示 工作流程说明： 当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号该信号经放大电路放大输出到模数转换器转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。
直至显示这种结果 第二部分 秤的分类： 1.按原理分：电子秤 机械秤 机电结合秤 2.按功能分：计数秤 计价秤 计重秤 3.按用途分：工业秤、商业秤、特种秤第三部分 秤的种类： 1.桌面秤 指全称量在30Kg以下的电子秤 2.台秤 指全称量在30-300Kg以内的电子秤 3.地磅 指全称量在300Kg以上的电子秤 4.精密天平第四部分 按精确度分类： I级： 特种天平 精密度≥1/10万 II级： 高精度天平 1/1万≤精密度＜1/10万 III级： 中精度天平 1/1000≤精密度＜1/1万 IV级： 普通秤 1/100≤精密度＜1/1000第五部分 专业术语： 1.最大称量： 一台电子秤不计皮重，所能称量的最大的载荷； 2.最小称量： 一台电子秤在低于该值时会出现的一个相对误差； 3.安全载荷： 120%正常称量范围；4.额定载荷： 正常称量范围； 5.允许误差： 等级检定时允许的最大偏差; 6.感量： 一台电子秤所能显示的最小刻度;通常用“d”来表示； 7.解析量： 一台具有计数功能的电子秤，所能分辩的最小刻度； 8.解析度： 一台具有计数功能的电子秤，内部具有分辩能力的一个参数; 9.预热时间： 一台秤达到各项指标所用的时间；10.精度： 感量与全称量的比值； 11.电子秤使用环境温度为： -10摄氏度 到 40摄氏度 12.台秤的台面规格： 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm 。
第六部分 电子秤的特点： 1.实现远距离操作； 2.实现自动化控制； 3.数字显示直观、减小人为误差；.准确度高、分辩率强； 5.称量范围广；6.特有功能：扣重、预扣重、归零、累计、警示等；7.维护简单； 8.体积小； 9.安装、校正简单； 10.特种行业，可接打印机或电脑驱动；11.智能化电子秤，反应快，效率高第七部分 电子秤检查过程： 1.首先整体检查：有无磨损和损坏；2.能否开机：开机后是否从0到9依次显示、数字是否模糊、能否归零； 3.有无背光； 4.用砝码测试能否称重； 5.充电器是否完好，能否使用； 6.配件是否齐全第八部分 传感器类型： 1.电阻式：价格适中、精度高、使用广泛； 2.电容式：体积小、精度低; 3.磁浮式：特高精度、造价高； 4.油压式：现市场上已淘汰； 显示器种类： 1.LCD（液晶显示）：免插电、省电、附带背光; 2.LED：免插电、耗电、很亮； 3.灯管：插电、耗电、很高; K/B（按键）类型： 1.薄膜按键：触点式； 2.机械按键：由许多单独按键组合在一起； 传感器的特性： 1.额定载荷; 2.输出灵敏度；3.非线性； 4.滞后；5.重复性； 6.蠕变；7.零点输出影响； 8.额定输出温度影响；9.零点输入；10.输入阻抗； 11.输出阻抗；12.绝缘阻抗； 13.容许激励电压；(5-18V)。
2 系统方案设计与比较 秤具是重量的计量器具，与普通秤具相比，数字电子秤具有数字直接显示被称物体的重量、性能稳定、测量准确及使用方便等优点，在各种生产领域和人民日常生活中得到广泛的应用 用电子秤称重的过程就是把被测物体的重量通过传感器转换成电压信号，称重的准确程度首先取决于创奇输出的信号，由于这一信号通常都很小，需要应用放大系统进行准确、线性的放大，放大后的模拟电压信号经模/数转换电路转变成数字量，再通过译码显示器显示出重量有如下方案：方案一：通过电阻应变式传感器电压信号，经放大电路把信号放大后输入A/D转换芯片CC7107进行A/D转换，由于此芯片可直接用于数字显示，故转换后的数字量直接用数码显示器进行显示此方案的优点是外部电路非常简单，但同能实现较高的精度缺点是无法对A/D转换进行制其电路原理如图2-1所示： 传感器放大器 A/D变换数字显示量程切换图2-1 方案一原理图方案二： 通过称重电桥产生电压信号，经放大电路把信号放大后输入A/D转换芯片ADC0809进行A/D转换，转换后的数字量输入单片机，有单片机进行数据处理和对A/D转换的控制，再有单片机输出显示信号，通过显示电路进行显示。
此方案的优点是可控制性好，电路简单，缺点是数据量大且存储器存储容量有限但要求是用我们所学的数字电路知识，运用简单数字芯片进行设计，单片机需要编写程序进行数据处理故我们不采用方框图如（图2-2）：传感器三运放大器ADC0809 A/D转换器80318155LED显示器图2-2 方案二原理图3 元器件的选择和电路设计3.1 传感器的选择以及原理在本设计中，采用的重量传感器为电桥压力传感器，也可以使用阻值与压力成正比的滑臂式电位器实现电桥式传感器电路见图3-1所示，滑臂式电位器传感器电路见图3-2所示 Rw1图3-1 电桥传感器及调零电路图3-2 滑臂式电位器在图3-1中，R1、R2、R3和R4电桥的四个桥臂，桥臂电阻为应变电阻，传感器电路将应变电阻阻值的变化抓换为电压信号或电流信号作为输出电桥对角A、B两点接电源电压V+,C、D两点为输出，接到电桥的负载上电桥未受力时处于平衡状态，即R1R2=R3R4，调节调零电位器RW，使C、D两点输出电压u=0；当传感器应变电阻受到外界压力影响时，桥臂电阻阻值产生变化，电桥失去平衡，u≠0，产生输出在图3-2中，使用一个滑臂式电位器作为重量传感器，被测重量的物体作用在传感器上时，电位器的滑臂产生一定的位移，这个位移正比于物体的重量，使电位器的阻值发生变化，从而使输出电压正比于物体的重量；当未受外界重量压力时，其输出电压为零。
3.1.1 弹性体弹性体是一个有特殊形状的结构件基本的敏感元件如图3-3所示，应变式传感器安装示意图如图3-4所示它的功能有两个，首先是它承受传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变棗电信号的转换任务以托利多公司的SB系列称重传感器的弹性体为例，来介绍一下其中的应力分布设有一带有肓孔的长方体悬臂梁肓孔底部中心是承受纯剪应力，但其上、下部分将会出现拉伸和压缩应力主应力方向一为拉神，一为压缩，若把应变片贴在这里，则应变片上半部将受拉伸而阻值增加，而应变片的下半部将受压缩，阻值减少下面列出肓孔底部中心点的应变表达式，而不再推导ε = （3Q（1+μ）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3） （3--9）其中：Q--截面上的剪力；E--扬氏模量：μ—泊松系数；B、b、H、h—为梁的几何尺寸需要说明的是，上面分析的应力状态均是“局部”情况，而应变片实际感受的是“平均”状态全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，当应变片初始阻值。