电阻应变式传感器的电子秤设计.pdf

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1、第l3卷第4期常州信息职业技术学院学报V01．13NO．42014年8月JournalofChangzhouVocationalColegeofInformationTechnologyAug2014电阻应变式传感器的电子秤设计张慧胡志刚(江苏工程职业技术学院江苏南通226007)摘要：给出了简单电子秤的设计方法，以电阻式应变片传感器为信号采集单元、AT89C51单片机作为控制单元。通过pro—tens仿真和实物测试验证，该设计电子秤具有成本低、体积小、重量轻特点，可完成简单称重功能。关键词：电阻式传感器；电子秤

2、；AT89C51中图分类号：TP212文献标志码：A文章编号：16722434(2014)04—0017414DesignofElectronicScaleBasedonStrainGaugeTypeTransducerZHANGHuiHUZhi-gang(NantongTextileVocationalTechnologyCollege，Nantong226007，China)Ahl自瞳ct：Thispaperexplainsthedesignmethodofs~npleelectronicscalewitha

3、signalcollectionunitofstraingaugetypetransducer．andcontrolunitofAT89C51s~nglech．Throughtheproteussimulationandphysicaltesting，itisprovedthatthiskindofelectronicscalehasgoodfeaturesoflowcost，smallsizeandtightweight，andthesimpleweightingfunctioncouldbeachieved．

4、yW砷：straingaugetypetransducer；electronicscale；AT89C510引言1电子秤的设计方案随着社会的发展，家庭和个人对各种便携式小本电子秤主要由以下5部分组成：传感器电路、型秤的需求越来越大。早期电子秤一般是通过模拟放大电路、A／D转换电路、单片机和液晶显示电路，电路来实现的，随着电子技术的发展和数字芯片价如图l所示。格的逐渐降低，模拟控制已经慢慢被数字控制替代，传A／D液而电子秤设计的模式也大多转变为以处理器为核心感放转鱼晶器大■换片-+显的模式，其精度与可靠性也都有明显

5、的提高¨j。本—电电刁路电机电文所设计的基于电阻应变式传感器的电子秤，是利路路路用全桥电路测量原理，通过对电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，再经相应的图1电子秤的组成框图测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电具体测量过程如下：利用电阻应变片式称重传流)。感器检测被测物体的重量，并将压力信号转换成与被称物体重量成一定函数关系(线性关系)的电压信号输出。放大电路把来自传感器微弱信号放大，收稿日期：2014434-30作者简介：张慧(1982一)，女，讲师，硕士，主要研究方向：机电一体化常州信

6、息职业技术学院学报放大、滤波后的电压信号经过A／D转换电路把模拟信号转换成数字信号，再送人单片机处理。数字信号经过单片机数据处理转换为实际重量信号，送液晶显示电路显示。2硬件电路设计2．1传感器电路部分电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将力学量转换为电信号的传感器。其原理是：弹性体在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在弹性体表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变图2传感器电路原理图形后，它的阻值将发生变化(增大或减小)，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压2．2放大电路部分或电流)，从而完成

7、了将外力变换为电信号的过由于传感器的输出为微弱的低频差分信号，其程]。由于全桥式等臂电桥的灵敏度最高，非线性电压幅度为微伏级，必须经过放大电路进行放大，再误差小，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵进行测量。本设计采用两级放大电路，第一级是仪销，因此测量电路采用全桥式等臂电桥电路。如表放大器采用三个运放构成，第二级是进一步放大图2所示仪表放大器的输出电压。其接线如图3所示。一l5V图3放大电路原理图2．3A，D转换电路线如图4所示。2．4单片机和液晶显示部分电子秤的A／D转换精度一般越高越好，因为A／D精度越高

8、，则电子秤的灵敏度越高。若使用12位AT89C51单片机是ATMEL公司生产的一种高的A／D芯片则远较8位串行A／D芯片效果好，但其性价比的单片机，其基本功能能够满足电子秤的设价格比较贵，考虑到实验室条件，本次设计采用8位计要求。串行A／D芯片ADC0808。ADC0809与AT89C51接本设计LED显示数码管选用SM420564数码显