前言電子秤採用現代感測器技術、電子技術和計算機技術一體化的電子稱量裝置，才能滿足並解決現實生活中提出的「快速、準確、連續、自動」稱量要求，同時有效地消除人為誤差，使之更符合法制計量管理和工業生產過程控制的應用要求。
本課程設計的電子秤是利用全橋測量原理，通過對電路輸出電壓和標準重量的線性關係，建立具體的數學模型，將電壓量綱v改為重量綱g即成為一台原始電子秤。其中測量電路中最主要的元器件就是電阻應變式感測器。電阻應變式感測器是感測器中應用最多的一種，本設計採用全橋測量電路，使系統產生的誤差更小，輸出的資料更精確。
而三運放大電路的作用就是把感測器輸出的微弱的模擬訊號進行一定倍數的放大，以滿足a/d轉換器對輸入訊號電平的要求。a/d轉換的作用是把模擬訊號轉變成數碼訊號，進行模數轉換，然後把數碼訊號輸送到顯示路中去，最後由顯示電路顯示出測量結果。
由於溶劑使用率的減少，以及更為強大的物質出現，需要提高過程稱重儀表精確度的呼聲越來越高。例如研究顯示，隨著新型甜味劑的出現，消費者可以識別1ppm的偏差。這相當於一批重量為一噸的產品中一克的偏差。
過程稱重技術是可在如此廣的範圍內精確並且可靠測量的為數不多的測量過程之一。由於該過程具有高度的動態性，因此還可確保測量裝置的靈活應用，這在需要製造的產品經常變化的情況下十分重要。為了確保過程的質量與可再生性，梅特勒-。
在這種情況下，必須了解準確性、重複性以及解析度的實際意義。在稱重技術領域中，許多製造商開始採用在不提高精度和重複性等相關引數的情況下提高顯示精度的做法。儘管通過這種方法從表面上看可以達到更高的精度，但是進一步分析證實這是一種錯誤的做法。
即使對於料罐的液位測量而言，提高使用超聲波的標準液位測量方法精確性的需求促使了基於稱重的解決方案的出現。目前，即使是重量超過百噸的料罐仍可「放在秤上」。由於這種稱重技術可在無需接觸介質的情況下直接進行質量測量，並且可耐受泡沫與水氣的影響，因此還可用於其他諸多的關鍵應用。
在工業，農業，製造業加工領域當中，過程稱重技術正在越來越多的應用中發揮著重要作用。人們恐怕想不出許多能夠與稱重一樣令人熟知與隨處可見的測量過程。無論是在浴室秤上測量自己惱人的體重，還是在機場辦理手提箱託運，稱重幾乎是一種隨處可見的過程。
那麼究竟哪些是最為重要的感測器技術、發展與未來開發產品呢?
應變片的應用
基於應變片的感測器始終具有較高的稱重精確度。在過去的10年當中，這種稱重感測器的精確度提高了5倍，這意味著應變片式稱重感測器可以用於此前力補償感測器可以使用的應用領域當中。目前，基於應變規的測量系統用於水箱與鍋爐稱重、罐裝系統、稱重平台與檢重秤。
由於這種測量原理具有機械堅固性以及外等功能，因此很有可能在未來獲得極高的普及率。
壓力補償
在生產環境中使用力補償感測器的願望可以令人理解。沒有其他的任何測量原理可以在如此廣的範圍內提供如此精確並且可靠的結果。隨著最新工業開發成果的問世，這些感測器現已能夠在需要較高防護等級保護的危險區域內使用。
複雜的過濾器演算法，加上強大的微處理器，能夠很可靠地區分質量與環境影響的有效變化。內建檢測砝碼可確保隨時對測量結果進行校準與驗證。除了平台秤之外，常規應用包括配料、高精密灌裝以及檢重。
感測器技術前景
當今的稱重解決方案通常基於兩種感測器技術：應變片技術與力補償技術。以往，高解析度力補償感測器主要用於實驗室。
與之相反，應變片技術用於許多任務業應用。但現在兩種重要發展已經開始消除了這種差異，那就是：應變片感測器的解析度更高以及力補償感測器在過程應用中的使用頻率正在增加。
1 緒論
人為誤差，使之更符合法制計量管理和工業生產過程控制的應用要求電子秤採用現代感測器技術、電子技術和計算機技術一體化的電子稱量裝置，才能滿足並解決現實生活中提出的「快速、準確、連續、自動」稱量要求，同時有效地消除。
數字電子秤一般由以下5部分組成：感測器、訊號放大系統、模數轉換系統、顯示器系統。其原理圖如圖（1）所示。
圖（1）
電子秤的測量過程實際是通過感測器將被測物體的重量轉換成電壓訊號輸出，放大系統把來自感測器的微弱訊號放大，放大後的電壓訊號經過模數轉換把模擬訊號轉換成數字量，數字量通過顯示器顯示重量。
電阻應變式感測器是將被測量的力，通過它產生的金屬彈性變形轉換成電阻變化的元件。由電阻應變片和測量線路兩部分組成。常用的電阻應變片有兩種：
電阻絲應變片和半導體應變片，本設計中採用的是電阻絲應變片，為獲得高電阻值，電阻絲排成網狀，並貼在絕緣的基片上，電阻絲兩端引出導線，線柵上面粘有覆蓋層，起保護作用。
電阻應變片也會有誤差，產生的因素很多，所以測量時我們一定要注意，其中溫度的影響最重要，環境溫度影響電阻值變化的原因主要是：電阻絲溫度係數引起的，電阻絲與被測元件材料的線膨脹係數的不同引起的。對於因溫度變化對橋接零點和輸出，靈敏度的影響，即使採用同一批應變片，也會因應變片之間稍有溫度特性之差而引起誤差，所以對要求精度較高的感測器，必須進行溫度補償，解決的方法是在被貼上的基片上採用適當溫度係數的自動補償片，並從外部對它加以適當的補償。
非線性誤差是感測器特性中最重要的一點。產生非線性誤差的原因很多，一般來說主要是由結構設計決定，通過線性補償，也可得到改善。滯後和蠕變是關於應變片及粘合劑的誤差。
由於粘合劑為高分子材料，其特性隨溫度變化較大，所以稱重感測器必須在規定的溫度範圍內使用。
單臂電橋測量電路中，將乙個應變片接入電橋對邊，當應變片初始阻值：r1＝r2＝r3＝r4，其變化值δr1＝δr2＝δr3＝δr4時，其橋路輸出電壓uout＝keε/4。
2.1.2 電阻應變式感測器的測量電路
常規的電阻應變片k值很小，約為2，機械應變度約為0.000001—0.001，所以，電阻應變片的電阻變化範圍為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，在電阻應變感測器中做常用的是橋式測量電路。
橋式測量電路有四個電阻，其中任何乙個都可以是電阻應變片電阻，電橋的乙個對角線接入工作電壓+6v，另乙個對角線為輸出電壓-6v。其特點是：當四個橋臂電阻達到相應的關係時，電橋輸出為零，或則就有電壓輸出，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。
測量電路是電子秤設計電路中是乙個重要的環節，我們在製作的過程中應盡量選擇好元件，調整好測量的範圍的精確度，以避免減小測量資料的誤差。橋式電路圖如下：
圖2 橋式測量電路圖
它由電阻應變片電阻r1、r2、r3、r4組成測量電橋，r1＝r2＝r3＝r4＝350ω，加熱絲阻值為50ω左右，測量電橋的電源由穩壓電源uin供給。將差動放大器調零，合上電源開關，調節電橋平衡電位r5，使數顯表顯示0.00v，就可以稱重，成為一台原始的電子秤。
2.2 差動放大部分
2.2.1整合運放lm358的介紹
特性： 內部頻率補償
直流電壓增益高(約100db）
單位增益頻帶寬（約1mhz）
電源電壓範圍寬：單電源（3-30v）；
雙電源（土1.5--土15v）
低功耗電流，適合與電池供電
低輸入偏流
低輸入失調電壓和失調電流
供模輸入電壓範圍寬，包括接地
差模輸入電壓範圍寬，等於電源電壓範圍
輸出電壓擺幅大（0至vcc-1.5v)
圖3 lm358外觀圖
lm358內部包括兩個獨立的高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合於電源電壓範圍很寬的單電源使用，也適合於雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的適用範圍包括感測器、直流增益模組和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。
lm358的封轉形式有塑封8引線雙列直插式貼片
圖4 lm358引腳圖
2.2.2 放大部分電路圖
改放大部分採用儀用放大器電路如圖5所示，它是由運放u1,u2按同向輸入接法組成第一級差分放大電路，u1,u2有lm358晶元整合，運放u3組成第二級差分放大電路，在第一集電路中，在u1,u2的同相端加電壓v1,v2,r17和r9，r10組成反饋網路，引入了負反饋，兩運放u1,u2的兩輸入端形成虛短和虛斷，因而有和,故得
2.2.1)
根據式（2.2.1）的關係，可得
2.2.2)
於是電路的電壓增益為
2.2.3)
在儀用放大器中，通常r2，r3和r4為給定值，r1用可變電阻代替，調節r1的值，即可改變電壓增益。
由於輸入訊號v1和v2都是從u1,u2的同相端輸入，前已提及，電路出現虛短和虛斷現象，因而流入電路的電流等於0，所以輸入電阻,目前，這種儀用放大器已有多種型號的單片積體電路產品，在測量系統中應用很廣。
圖5 放大電路原理圖
2.3 a/d轉換部分
2.3.1 晶元的介紹
乙個電子秤系統最重要的引數是內部解析度、adc動態範圍、無雜訊解析度、更新速率、系統增益和增益誤差漂移。該系統必須設計成比率工作方式，所以它與電源電壓波動無關。
icl7106和icl7107是高效能，低功耗三位半數字a/d轉電路。它包含七段解碼器，顯示驅動器，參考源和時鐘系統。icl7107可直接驅動數碼管，具有低於10v自動校零功能，零漂小於1v/°c低於10pa的輸入電流，極性轉換誤差小於乙個字。
由於兩個輸入端最大承受電壓為200mv因此要實現最大值為2000mv的顯示可以用以下分壓形式（本設計所採用的）如圖5所示：icl7107型a/d轉換器是把模擬電路與數位電路整合在一塊晶元上的大規模的cmos積體電路，它具有功耗低、輸入阻抗高、雜訊低，能直接驅動共陽極led顯示器，不需另加驅動器件，使轉換電路簡化等特點。
由於所選用的晶元icl7107已經具有解碼功能，故在顯示時只需要接上數碼顯示器即可用於顯示。管腳分布如下表1所示：
表1 icl7107管腳說明
電子稱設計方案
班級 機電七班 姓名 王冬冬 學號 1003110728 引言 本課程設計的電子秤以微控制器為主要部件，利用全橋測量原理，通過對電路輸出電壓和標準重量的線性關係，建立具體的數學模型，將電壓量綱 v 改為重量綱 g 即成為一台原始電子秤。其中測量電路中最主要的元器件就是電阻應變式感測器。電阻應變式感測...
電子稱設計方案
電子秤的應用系統是由硬體和軟體所組成。硬體指微控制器 擴充套件的儲存器 擴充套件的輸入輸出裝置等部分 軟體是各種工作程式的總稱。硬體和軟體只有緊密配合 協調一致，才能提高系統的效能 比。從一開始設計硬體時，就應考慮相應軟體的設計方法，而軟體設計是根據硬體原理和系統的功能要求進行的。一 基本要求 1 ...
電子稱的設計與製作
3 壓力感測器的壓力特性 應變片可以把應變的變化轉換為電阻的變化.為了顯示和記錄應變的大小，還需把電阻的變化再轉化為電壓或電流的變化.最常用的測量電路為電橋電路.由應變片組成的全橋測量電路如圖2所示，當應變片受到壓力作用時，引起彈性體的變形，使得貼上在彈性體上的電阻應受片r1 r4的阻值發生變化，電...