電子秤設計實驗方案

1、實驗意義和目的

實驗意義：物品稱量是市場交易中很基本的活動, 是商業領域最基本的衡具。傳統的量具是杆稱或盤稱, 20 世紀70 年代開始出現了電子稱。

早期的電子稱多通過模擬電路實現, 隨著電子技術的不斷發展, 數字晶元的**逐漸下降, 模擬控制已逐步被數字控制所替代, 電子稱的設計模式也大都以微處理器為核心, 使精度和可靠性都有了明顯得提高。

實驗目的：本實驗旨在設計一種可直接顯示被測物體質量的，精確度較高的電子秤

2、物理模型

（1）金屬應點片感測器

應變梁在被稱重物的重力作用下產生一應變ε，此應變引起電阻應變片的電阻發生改變，由測量電路把這一電阻變化轉換成電壓變化，再由顯示裝置將電壓顯示出來，根據電壓的不同就可知被稱物的重量。當然，必須先經過標準砝碼測出該裝置的線性範圍和標定係數。

（2）應變片的測量電路：應變片的測量電路採用差動半橋

電阻r1、r2為應變片，r3、r4為固定電阻。當應變片承受應變時，r1增大為r1+δr，同時r2減小為r2－δr，對於等臂電橋(r1 = r2= r3 = r4 = r, 其中r為r1、r2初始值 )和輸出對稱電橋，此時的輸出電壓初始值

ui=(uo/2)*△r/r ，△r《r 此時的輸出電壓為單臂工作時的兩倍。

（3）差動放大電路：在電路的兩個輸入端輸入大小相等、極性相同的電橋輸出電壓，uo為輸出端

（4）濾波放大電路

（5）a /d轉換電路：模數轉換電路採用adc0809晶元來實現a /d轉換功能

（6）液晶顯示：本實驗質量數字顯示採用 gdm1602a 型液晶顯示器

（7）at89c52 微控制器

3、實驗模組的選擇與論證

（1）應變片的測量電路

方案一：差動半橋

電阻r1、r2為應變片，r3、r4為固定電阻。當應變片承受應變時，r1增大為r1+δr，同時r2減小為r2－δr，對於等臂電橋(r1 = r2= r3 = r4 = r, 其中r為r1、r2初始值 )和輸出對稱電橋，此時的輸出電壓初始值 ui=(uo/2)*△r/r ，△r《r 此時的輸出電壓為單臂工作時的兩倍。

方案二：差動全橋

電阻r1、r2 、r3、r4均為應變片(r1 = r2= r3 = r4 = r, )。當應變片承受

應變時，則r1和r3增大δr，r2和r4減小δr，此時的輸出電壓為uo=ui△r/r

此時的輸出電壓為單臂工作時的四倍

方案二能更好的提高測量的靈敏度，故選擇方案二

（2）壓力感測器比較與論證：

方案一：電子稱稱重裝置由稱重托盤1、電阻應變片2、應變梁3、±12伏直流穩壓電源4、測量電路5、差動放大器模組6、輸出顯示模組7和5伏交流穩壓電源8組成。稱重原理是：

應變梁在被稱重物的重力作用下產生一應變ε，此應變引起電阻應變片的電阻發生改變，由測量電路把這一電阻變化轉換成電壓變化，再由顯示裝置將電壓顯示出來，根據電壓的不同就可知被稱物的重量。當然，先必須經過標準砝碼測出該裝置的線性範圍和標定係數。

方案二：此方案的基本組成與方案一相似，主要區別在於所採用的應變式感測器的彈性體經改造成雙平行梁後具有靈敏度高,效能好,抗彎和抗扭剛度大等特點,減小了滯後和蠕變,線性和穩定性好

4、儀器裝置的選擇

應變式感測器、三個運放構成的對稱式差動放大器、低通濾波器、　a /d轉換電路——adc0809晶元、gdm1602a 型液晶顯示器、at89c52 微控制器

5、實驗步驟

（1）查詢文獻資料，了解電子秤的研究現狀及存在的缺陷

（2）在電子秤的缺陷中尋找研究點

（3）制定新型電子秤的設計方案，繪製原理圖

（4）根據設計方案選擇合適的元器件

（5）按原理圖進行新型電子秤的實物製作

（6）對電子秤的各項效能進行除錯並改進完善

（7）對整個實驗過程進行總結，完成實驗報告及學術**

6、實驗資料記錄**及現象分析

感測器的定標

電子秤設計實驗方案

電子秤的設計與製作

電子秤設計系統方案說明書

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