基于AVR 单片机的煤矿传感器设计
施泽全
(重庆工程职业技术学院 重庆 400037)
摘 要:单片机在工业控制中的应用面越来越广,但单片机应用的发展却未跟上单片机技术的发展。以KG 9701为例,全面分析目前流行的煤矿传感器的结构,并就煤矿传感器中广泛使用的核心单片机89C51与A V R 单片机做充分对比后,阐明运用A VR 单片机设计矿用传感器的思路与传感器结构,提出基于A V R 单片机设计的煤矿智能设备具有更好的性能和较低的成本,是煤矿传感器设计的首选器件。
关键词:煤矿安全;传感器;A V R;智能设备;瓦斯监测
中图分类号:T P212 文献标识码:B 文章编号:1004373X(2008)1418903
Design of C oal Mine S ensor Based on AVR Single C hip Computer
SH I Zequan
(Chong qing Vo cational Inst i t ut e Eng i neering ,Cho ng qing,400037,China)
Abstract :Sing le chip are mo re and mo re widely used in indust rial co ntr ol,w hile the dev elo pment o f application doesn't keep up w ith their technical develo pment.I n this essay,K G9701as an ex ample,the autho r analyses the popular senso rs c structure used in coa l mines.A fter full co mpar ison of A V R sing le chip co mputer and 89C51,the widely used co re senso r single chip,the desig ning idea and structur e o f A V R single chip computer used as a coal mine senso r is illustr ated,the A V R microco ntr oller as the pr ior ity as co al mine senso r is offer ed,because o f their better perfo rmance and lo wer co st.
Keywords :safet y in coal mines;sensor ;A V R;int elig ent equipment;gas monito ring
收稿日期:2008
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1 引 言
由于近年来煤矿瓦斯事故频发,并且动则死伤矿工十余人甚至上百人。鉴于此,国家安全生产监督管理总局在5煤矿安全规程6中明确规定,/所有矿井必须安装矿井安全监控系统。0为了满足市场需要,煤矿监控系统的研发和生产呈越来越旺的趋势。其中,煤矿用传感器是直接面对矿井具体工作环境的最直接设备。传感器的工作性能、可靠性、可调节性与可升级性直接影响煤矿监控系统的正常运行。
迄今为止,我国的矿井瓦斯监测监控系统仍处于开发阶段,虽然很多产品已投放市场并正式运行,但大部分产品并没有最后定型。因此,对煤矿传感器的研究与开发更有利于其发展,并推动煤矿用其他检测控制装置的研究,使矿用产品越来越成熟。2 现有传感器的设计
综观现有传感器,基本上都以单片机为核心,并辅以敏感元件作为检测装置,A/D 转换电路将检测到的数据转换为单片机可识别的数字信号并送至单片机中
处理,同时配备E 2PROM 作为数据或程序的存储。本文以煤炭科学研究总院重庆分院研制开发的KG9701
智能低浓度甲烷传感器为例进行分析。
图1 为K G9701基本原理框图
KG9701可检测煤矿井下0~4.00%CH 4沼气浓度,并连续自动地将井下沼气浓度转换成标准电信号输送给关联设备,并具有就地显示瓦斯浓度值,超限声光报警等功能。性能稳定、测量精确、响应速度快、结构坚固、易使用易维护等特点,并具备遥控调校、断电控制、故障自校自检等新功能。
KG9701于2000年研制成功并投放市场,目前已广泛应用于全国大、中、小型煤矿,在国内市场占有率超
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过60%。该传感器设计寿命为3年,目前已进入更新换代时间。
本电路主要由以下几个主要部份组成:
(1)单片机电路
整机电路以89C51作为核心,E2PROM采用AT24C02,可存储256B数据,防止传感器掉电后检测数据丢失。看门狗电路由M AX813组成,防止单片机程序跑飞,并在程序跑飞后重启单片机以使单片机正常运行。
(2)电源电路
传感器接受分站送入的8~24V直流电压,由MC34063构成的开关电源及LM358构成的二次稳压电路构成的本安电源转换成系统所需要的电压,为整机供电。正负电源转换由ICL7660构成并输出–5V电压供A/D转换电路使用。
(3)采样电路
采样电路由A/D转换与敏感元件2部份构成。敏感元件感应井下沼气浓度,并送至A/D转换电路。A/D转换电路由ICL7109组成,以12b精度进行采样,并将结果转换成8位数字信号,送至89C51处理,同时将数据存入E2PROM中保存。
(4)报警及显示
在井下沼气浓度超限时,由CD4011驱动喇叭及发光二极管报警。74H C373驱动4位数码管显示沼气浓度,在调试传感器时显示各调试值。
(5)红外接收电路
红外接收电路接收遥控器传来的遥控信号,以完成传感器的调整与设置。
389系列单片机与AVR单片机的对比
KG9701采用传统的89C51单片机。由于推出时间长、设计资料丰富、应用面广,掌握该芯片使用的技术人员多。但随着科学技术的发展,新型单片机与其相比而言有更多优势。现就2种单片机做一对比。
3.189系列单片机的弊端
89系列单片机采用CISC(复杂指令系统)结构。复杂指令计算机系统设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。但这种架构造成CPU 结构的复杂性和对CPU工艺的要求。
由于89系列单片机的结构的复杂性,使其集成度相对较低,如片内集成FLASH ROM较少、无E2PROM、无看门狗电路等,导致开发产品可能存在以下问题:
(1)运行速度降低
89系列单片机采用复杂指令系统,使其程序的运行效率降低,同时程序的复杂也导致存储程序的FLASH RAM加大,甚至可能采用扩充存储器。
(2)故障率加大
89系列单片机需增加的外围电路,使电路的复杂性增加,故障率加大。
(3)升级不方便
通常89系列单片机程序的写入需要专用的编程器,升级程序不方便。
3.2AVR单片机的优点
由于89系列单片机的固有缺点,所以采用RISC (精简指令系统)的单片机越来越受到青睐,并大有取代89系列单片机的趋势。目前采用精简指令系统的单片机主要有Atm el公司的AVR系列单片机与MICRO-CH IP公司的PIC系列单片机。Atmel公司的AVR单片机是1997年由Atmel公司研发的基于RISC技术的高速8位单片机,其主要优点如下:
(1)高性能
AVR单片机采用H ARVARD结构,指令为16位,执行指令与取指令同时进行,每1个时钟周期可执行1条指令,其运行速度是复杂指令计算机系统的15~20倍。
(2)内置FLASH存储器
AVR单片机内置的FALSH存储器从1~128kB 都有,可根据需要选择不同的芯片并可以扩充。FALSH可写次数达10000次以上。
(3)内置多种外围电路
AVR单片机内置独立的看门狗、A/D转换、E2PROM、PWM输出、上电自动复位等电路,应用AVR单片机大大简化了外围电路,提高了电路的可靠性。
(4)具有SPI编程功能
SPI编程功能使更新AVR程序仅仅需要几根线即可,省去了拨下芯片的麻烦,避免了更新程序时损坏单片机的可能性。
由以上对比可以看出,使用AVR单片机设计煤矿传感器,将大大降低其外围电路的复杂性,并提高电路可靠性,使其成为煤矿传感器升级换代的首选。
4使用AVR单片机设计的矿用传感器
AVR单片机共分为Tiny,At90s,Atm eg a三个档次。根据需求,此处决定采用Atm eg a8L作为主芯片。Atmega8L最高8M H z工作频率,工作电压2.7~ 5.5V,有8kB的Flashrom,1kB的RAM,512kB的E2PROM,8路10位A/D转换,能满足应用需要,其电路原理框图如图2所示。
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传感器技术施泽全:基于A VR单片机的煤矿传感器设计
传感器核心控制单元采用Atmeg a8L
8AU 单片
机,PB 口的PB3,PB4配置为SPI 下载线接口,并与外壳上的接口相连,用于程序更改与升级。PB 口PB1配置为声光报警输出,以用于检测值超过设定值后报警。PC 口的PC0配置为A/D 转换输入口。由于输入信号幅度较小,故在电路中加入1级由LM358构成的放大电路。PC 口的PC2配置为红外线接收口,用于接收遥控板送来的信息。PD 口用于4
位数码显示。
图2 煤矿传感器改进型原理框图
特别注意的是,在硬件设计上,为降低A/D 转换噪
声,需要在AV CC 引脚连接A/D 转换专用电源。并且由于AVR 芯片内部的A/D 转换参考电压不够稳定,故在其Aref 引脚配置由精密稳压集成电路T L431构成的参考电压,以保证A/D 转换的准确性。目前正在应用的煤矿传感器的软件系统经过几年的使用与改进,软件系统已渐趋成熟,加之AVR 单片机支持C 语言,所以不需要重新开发新的软件系统,仅对原有的煤矿传感器的软件系统作简单的改变即可移植到以AVR 为
核心的传感器上,改进成本低,转变容易。
使用AVR 设计煤矿传感器外围元件少、结构简单、工作效率高、成本低(每片Atm eg a8单片机售价不足10元)。同时AVR 芯片在设计时即考虑了其安全性,只需简单配置即可达到保密的作用,无需在软加密上多下功夫,有效地保护了自己的知识产权。所以AVR 单片机是设计矿用传感器部件的首选。
参 考 文 献
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作者简介 施泽全 男,1970年出生,汉族,重庆工程职业技术学院计算机系讲师。主要研究方向为网络技术、控制工程与控制理论。
中国有条件成为全球外包基地
当前全球的服务业正在加速转移,中国有条件成为全球重要的软件和信息服务外包基地。
软件是企业发展的灵魂,是人才密集的高技术产业,当前全球信息产业的价值重心,正在转变,软件和信息服务业的比重在日益提高。软件及信息服务业的创新,已经成为信息产业发展的重要推动力,并日益渗透到经济社会发展的方方面面,深刻影响着产业的格局,软件产业成为世界各国鼓励发展的战略性产业。中国政府高度重视软件产业的发展,专门制定了鼓励软件产业和集成电路产业发展的各项政策,促进软件开发、信息技术服务等信息服务业的发展,推动经济结构优化调整,这一系
列政策措施的颁布和贯彻落实,对软件产业的发展,起到了积极的推动作用。
近几年,我国软件产业规模迅速扩大,技术水平明显提高。骨干企业不断成长,产业体系初步建立,中国软件产业在2007年的规模已经达到了5834.3亿元,软件产业的发展环境在不断优化,在国家认定的11个国家软件产业基地和6个软件出口基地,已经初步形成了较为完善的公共服务支撑体系,培育了一批各具特色的软件产业集群。当前全球的服务业正在加速转移,软件和信息服务外包日益活跃。中国有条件成为全球重要的软件和信息服务外包基地。
(摘自中国电子报)
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传感器的应用实例 学习目标： １、知道传感器应用的一般模式. ２、理解电子秤的原理----力传感器的应用. ３、理解话筒的原理----声传感器的应用. ４、理解电熨斗的原理----温度传感器的应用. 5、会设计简单的有关传感器应用的控制电路. 自主学习： 一、力传感器的应用-----电子秤 1.电子秤理有＿＿＿＿＿＿片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时,它的＿＿＿＿会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体＿＿＿＿这个力学量转换为＿＿＿＿这个电学量,因而电子秤是＿＿＿＿的应用. 2.工作原理:如图6-2-1所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的 电阻＿＿＿,下表面应变片的电阻变小.F越大, 弯曲形变＿＿＿, 应变片的阻值变化就越大. 如果让应变片中通过的电流保持恒定,那末上面应变片两端的电压 变大, 下面应变片两端的电压变小. 传感器把这两个电压的差值输 出.外力越大, 输出的电压差值也就, ＿＿＿ 6-2-1 二、声传感器的应用----话筒 1、话筒是一种常用的＿＿＿＿,其作用是把＿＿＿＿转换成＿＿＿＿. 话筒分为＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿等几种. 2、电容式话筒:原理:是绝缘支架,薄金属膜和固定电极形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压. 3.驻极体话筒:它的特点是＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿.其工作原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是＿＿＿＿. 三、温度传感器的应用-----电熨斗 1.在电熨斗中,装有双金属片温度传感器,其作用是＿＿＿＿,当温度发生变化时, 双金属片的＿＿＿＿不同,从而能控制电路的通断 2.电熨斗的自动控温原理: 常温下,上、下触点是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀＿＿＿＿,下部金属膨胀＿＿＿,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后, 双金属片恢复原状,重新接通电源,从而保持温度不变. 典型例题： 例1 用如图6-2-2所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度.该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个有力敏电阻组成的压力传感器.用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0㎏的滑块，滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b 上其压力大小可以直接从传感器的液晶显示屏上读出.现将装置沿运动方向固定在汽车上, 传感器b在前,a在后.汽车静止时, 传感器a、b的 示数均为10N（取g=10m／s2） 若传感器a示数为14N，b的示数为6.0N,求此时 汽车的加速度和方向?
基于霍尔式传感器的电子秤-课程设计
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课程设计报告 设计题目基于霍尔式传感器的电子秤 指导老师 摘要 科学技术的发展对称重技术提出了更高的要求，尤其是微处理技术和传感技术的巨大进步，大大加速了这个进程。目前，电子秤在商业销售中的使用已相当普遍，但在市场上仍广泛使用的电子秤有很大局限性。这些电子秤体积大、成本高，又不便随身携带，而目前市场上流行的便携秤又大都采用杆式秤或以弹簧压缩、拉伸变形来实现计量的弹簧秤等，其计量误差大，又容易损坏。杆式秤和弹簧秤等计量器械将逐渐被淘汰。因此，一种能够在未来更方便、更准确的普及型电子秤的发展受到人们的重视，设计一种重量轻、计量准确、读数直观的民用电子秤迫在眉睫。 本设计过程充分利用传感器的有关知识，利用霍尔传感器设计的简单电子秤很大程度上满足了此应用需求，并从简单电子秤的基本构造进一步了解大型电子秤的构造原理。 关键词：CSY传感器实验仪；电子秤；霍尔式传感器；差动放大器
目录 第一章绪论 (1) 1.1 电子秤概述 (1) 1.1.1 电子秤的发展 (1) 1.2 电子秤的组成 (2) 1.2.1 电子秤的基本结构 (2) 1.2.2 电子秤的基本工作原理 (2) 第二章电子秤设计的目的意义及设计任务与要求 (4) 2.1 电子秤设计目的 (4) 2.2 此课程在教学计划中的地位和作用 (4) 2.3 电子秤设计任务与要求 (4) 2.3.1 设计任务 (4) 2.3.2 设计要求 (4) 第三章电子秤总体设计方案 (5) 3.1 电子秤设计思想 (5) 3.2各电路单元或部件选择 (6) 3.2.1 直流稳压电源的选择 (6) 3.2.2 电桥平衡网络的选择 (6) 3.2.3 称重传感器的选择 (6) 3.2.4 差动放大器的选择 (9) 3.2.5 F/V表的选择 (9) 3.3 最终方案的确定 (10) 第四章硬件设计 (11) 4.1 硬件设计概要 (11) 4.1.1 硬件电路设计原理说明及电路图 (11)
《基于Lab View的电子秤设计》 课设报告书 学院：机电学院 学号： 姓名： 同组人： 指导老师： 提交日期：2017 年 6 月12 日
目录 一、概述 (1) 二、功能需求分析 (1) 三、系统设计 (1) 四、技术实现 (12) 五、课程设计问题及解决方法 (13) 六、心得体会 (13)
一、概述 电阻应变片是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化。可直接作为测量传感元件，将电阻应变片接成电桥形式，当钢梁受到外力产生形变时，电桥内各电阻值将发生变化，产生相应的不平衡输出。 本次课程设计的目的，是掌握传感器的组成和基本原理、基本概念和分析方法、并具备构造、调试和工程设计传感器的能力。了解labview软件的使用方法，并利用软件构建信号分析程序和前面板。 二、功能需求分析 （1）量程0～1.5Kg，应变式传感器的结构设计； （2）电路设计，差分放大电路； （3）程序设计，包括信号处理程序和前面板。 三、系统设计 其电路构成主要有测量电路，差动放大电路。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足NI数据采集卡的输入要求，将信号输入进电脑进行进一步分析。 原理流程图如下： 1、测量电路 电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、变形、扭矩等机械参数
《传感器应用技术》课程设计 题目 压电式力传感器的结构与应用 姓 名 学 号 院（系） 电子电气工程学院 班 级 P10 电信二班 指导教师 职 称 教授 二O 一二年 七 月 一日
摘要 此次压电式力传感器设计主要阐述了压电式力传感器的具体设计过程。 设计过程主要包括设计格式、设计要求及设计过程中有关压电式力传感器的设计，还有在整个设计过程中的有关计算、与传感器相连的测试电路。 本压电式传感器采用压缩型单项里传感器结构，利用纵向压电效应进行工作，在设计中压电材料采用石英晶体。由于安装中需施加预紧力，以保证该传感器的线性度良好，故留出一定的过载量，本设计中重点考虑了各部分的面积、刚度等参数，未讨论预紧力的选用范围，可能还存在一些其他因素，如安装误差等可以影响设计传感器的性能，属于正常范围内，使用中可忽略。
目录 摘要 (1) 第一章传感器的结构设计 (2) 第二章传感器的参数计算 (3) 第三章测量电路 (6) 总结 (7) 参考文献 (8)
传感器的结构如下图 图一 1、顶盖 2、敏感元件 3、导电片 4、基座 5、外壁 6、预紧螺钉 该传感器由顶盖、敏感元件、导电片、基座、外壁、预紧螺钉和输出插座组成。通过预紧螺钉加预紧力，将顶盖、基座和外壁焊接为一体，输出插座可与同轴低噪声电缆连接。
1、压电晶体（石英）的几何尺寸 石英片在机械强度上必须满足公式 δ F S ≥ 式中： S 为石英晶片的受力面积 F 为传感器待测力的最大力 δ为石英晶体的许用应力，为17.5 2/kg mm 本设计中传感器的额定负载为400 kg ，由于包括预紧力，并留出一定的过载量，取最大负载量为700 kg ，因而S ≥ 40 2mm 。 设计中取晶片的长为10 mm ，宽为6 mm ，受力面积60 2mm 。 2、石英片的晶片电容值 d S r 00 εε= C 这里取每片石英片的厚度为1.2mm ，石英的r ε=4.5，每片石英片的电容 0C =1.99pF 为了提高传感器的灵敏度，取两片石英片并联方式，所以总的电容大小为3.98pF 。 3、传感器刚度参数计算 设在外力F 的作用下，传感器的变形为x δ，12()x F k k δ=+ 式中：1k 为敏感部分的组合刚度 2k 为辅助部分组合刚度 图二 在晶片数一定时， 112 k k k +决定了传感器的精度，因此， 在结构设计中应确保
传感器课程设计 小量程电子秤设计 学校：河海大学 专业：应用物理学 姓名：季庚午 学号：0810020116 指导老师：丁万平
Ⅰ、总体设计方案 本设计由以下几部分组成：电阻应变传感器、信号放大器、模数转换、单片机、显示器。其结构图如下所示。 由电阻应变式传感器感受被测物体的质量，通过电桥输出电压信号，通过放大电路将输出信号放大，而后送入A/D转换单元进行模数转换，将转换后的数字信号送给单片机；单片机接收数据后，对数据进行处理，将其转换为对应的重量信息，送LED显示模块进行显示。单片机同时也可以进行去皮调零操作。 Ⅱ、硬件电路设计 一、传感器选择 1、传感器型号：WTP616平行梁式称重（测力）传感器； 2、产品特点及结构：主要适用于口袋称，手掌称等电子称重； 3、主要技术参数： 额定载荷(Kg):500g; 绝缘电阻（MΩ）>=2000（100VDC） 精度等级：C3; 激励电压（V）5~10DC 综合误差：（%F.S）0.05; 温度补偿范围（℃）-10~+40 灵敏度（mV/V）0.7+-0.1 使用温度范围（℃）-20~+50 非线性(%F.S)：0.05; 零点温度影响（%F.S/10℃）0.2 滞后(%F.S)：0.05; 灵敏度温度影响（%F.S/10℃）0.15 重复性(%F.S)：0.05; 安全过载范围(%F.S) 150 蠕变（%F.S/30min）:0.05; 极限过载范围(%F.S) 零点输出（%F.S）: +-1; 输出阻抗（Ω）: 1000+-50 输入阻抗（Ω）:100050 电缆线: 四芯屏蔽电缆 4、接线方法：输入（电源）+：红色；输入（电源）—：黑色；输出（信号）+：绿色；输出（信号）—：白色 5、实物图： 图Ⅱ.1.1:WTP616实物图 应变传感器信号放大器单片机LED显示
燕山大学 课程设计说明书 题目：电子秤的设计 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 12级 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2014年 12月 12日 摘要 称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。 电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的电阻式传感器。它由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。
本文介绍了一种基于电阻应变式的称重传感器的电子秤的设计，其中包括惠斯通全桥电路的设计和搭建、OP07组成的放大电路的设计、AD7705组成的模数转换电路以及转换后数字采集和显示的实现。详细叙述了该称重传感器的参数设计，并验证其可行性。 关键字：传感器、电阻应变、差动电桥、放大电路、AD转换
目录 第1章概论 0 1.1 调研的意义 0 1.1.1 课题背景 0 1.1.2 调研意义 0 1.2 研究现状 (1) 1.2.1 国内外电子称的研究现状和发展趋势 (1) 1.2.2 典型电子称产品举例 (2) 1.3 为电子称设计进行的准备 (2) 第2章电子称的具体设计方案 (3) 2.1 敏感元件的介绍 (3) 2.1.1 电阻应变片的工作原理 (3) 2.1.2 弹性元件 (5)
传感器及其应用（应用实编稿：张金虎审稿：李勇康 【学习目标】 1．传感器的传感元件是如何将非电学量转化电学量的。 2．传感器的应用模式：如如何实现信的放大、转换显示和执行等。（这些内容限于高中水平只要求了解，不要求理解或掌握） 【要点梳理】 知识点一、温度传感器的应用——电饭锅 1．感温铁氧体 （1）组成：氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末。 （2）特点：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到约103℃时，失去铁磁性。 （3）居里点：又称居里温度，即指103℃。 2．电饭锅的结构 如图所示： 3．电饭锅的工作原理 开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态，则触点接通，电热板通电加热，水沸腾后，由于锅内水保持100℃不变，故感温磁体仍与永磁体相吸，继续加热，直到饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，温度升至居里点103℃时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开，触点分离，切断电源从而停止加热。 要点诠释：如果用电饭锅烧水，在水沸腾后因为水温保持在100℃，故不能自动断电，只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。 知识点二、温度传感器的应用——测温仪 1．常见测温元件：热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏感元件等。 2．温度传感器测温仪的优点：可以远距离读取温度的数值，因为温度信变成电信
后可以远距离传输。 知识点三、光传感器的应用 1．机械式鼠标：其内部组成如图所示，包括滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收管（光传感器）。 工作原理：鼠标器移动时，滚球的运动通过滚轴带动两个码盘转动，红外接收管就 收到断续的红外线脉冲，输出相应的电脉冲信，计算机分别统计xy、两个方向的脉冲 信，处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移。 2．火灾报警器 如图所示为利用烟雾对光的散射来工作的一种火灾报警器。 带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板。平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。 要点诠释：常见的光传感器：光敏电阻、光电管、光电二极管、光电三极管等。知识点四、常见传感器的应用实例 1．生活中的传感器 （1）与温度控制相关的家用电器：电饭煲、电冰箱、微波炉、空调、消毒碗柜等，都用到温度传感器。 （2）红外传感器：自动门、家电遥控器、生命探测器、非接触红外测温仪以及防盗、防火报警器等。 （3）照相机中的光传感器和家用便携式电子秤的压力传感器。 2．农业生产中的传感器 （1）湿度传感器：判断农田的水分蒸发情况，自动供水或停水。 （2）温度传感器和湿度传感器，可对上百个点进行温度和湿度监测。由于有了十
基于霍尔式传感器的电子秤
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霍尔式传感器的电子秤的创新设计 姓名：徐志远 班级：理工10-3班 学号：22100832
一、创新的背景 称重技术自古以来就被人们所重视，作为一种计量手段，广泛应用于工农业、科研、交通、内外贸易等各个领域，与人民的生活紧密相连。电子秤是电子衡器中的一种，衡器是国家法定计量器具，是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计量设备，衡器产品技术水平的高低，将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益的提高。 电子秤的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂、由粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出电信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅能给出质量或重量信号，而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制和检验功能，从而推进工业生产和贸易交往的自动化和合理化。 通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其应用性能趋向于综合性和组合性，伴随着高科技的发展，电子秤的功能将会日趋完善。因此，一种能够在未来更方便、更准确的普及型电子秤的发展受到人们的重视，设计一种重量轻、计量准确、读数直观的民用电子秤迫在眉睫。 二、电子称创新的思路 电子秤是利用物体的重力作用来确定物体质量（重量）的测量仪器，也可用来确定与质量相关的其它量大小、参数、或特性。不管根据什么原理制成的电子秤均由以下三部分组成： A、承重传力复位系统； 它是被称物体与转换元件之间的机械、传力复位系统，又称电子秤的秤体，一般包括接受被称物体载荷的承载器、秤桥结构、吊挂连接部件和限位减振机构等。
基于电子应变式传感器电子称的制作设计（论文） 基于电子应变式传感器 电子称制作 姓名： 指导教师： 专业名称： 所在系部： 2011年5月
摘 要 电 阻应 变式 传感 器具 有测 量范 围 广、 精度 高、 误差小和线性特性等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重要测试中 有非常广泛应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长 等优异特点。所以电阻应变式力传感器制作数显电子称具有准确度高易于 制作，简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。 本文从数显电子称要求分析入手，将整个系统分成四个部分，分析和讨论了各个部分电路原理、控制策略、实现方法。详细讨论了系统各种 工况及信号传递情况，并得到了系统各个部分在不同工况工作状态。数显
电子秤根据弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面电阻应变片（转换元件）也随同变形，电阻应变片变形后，它阻值将发生变化（增大或减小），再经相应测量电路把这一电阻变化转换为电信号(电压或电流），将电信号通过数码显示器显示出来，从而完成了将外力变换为电信号过程。 关键词：灵敏度、电阻应变式传感器 引言 电子秤是日常生活中常用带子衡器，广泛应用于超市。大中型商场。物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理传统机械式称重工具。相比传统机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体
积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新计量衡器。电子秤设计首先是通过压力传感器采集到被测物体重量并将其转换成电压信号。输出电压信号通常很小，需要通过前端信号处理电路进行准确线性放大。放大后模拟电压信号A/D转换电路转换成数字量被送到主控电路单片机中，在经过单片机控制译码显示器，从而显示出被测物理重量。 目前市场上使用称重工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调正时间长，易易损件多，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前市场上电子秤产品整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发一套有实用价值电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子城系统在应用中不足。 目录 摘要 (3) 引言 (4)
应用传感器设计电子秤 环境工程12-1 1230000122 刘绍博 摘要： 本实验的主要内容是通过对霍尔氏传感器的应用，设计出一款电子秤，并通过本实验得到该电子秤与标准电子秤之间的误差度。 关键词： 霍尔氏传感器、电子秤、传感器应用、设计、误差度 引言： 传感器的定义是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转化成可用输出信号的器件或装置。传感器起到信息收集、信息数据的转化作用。本实验采用的是霍尔氏传感器，利用霍尔传感器将被测物体的质量转化成电信号，由电信号与质量间的线性关系从而得出被测物体的质量。 实验原理： 设计电子秤的基本原理是：不同质量的被测物，会引起传感器不同的反应，把这种反应通过特定的方法或电路转换为电压。一般情况下是利用它们的线性变化关系，在被测物的质量与电压之间建立起对应关系，测出电流电压值，从而就可以得到被测物的质量。霍尔传感器是有两个产生梯度磁场的环形磁钢和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。霍尔元件通过恒定电流时，霍尔电势的大小正比于磁场强度，当霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电压U取决于其在磁场中的位移量，所以测得霍尔电压的大小便可获知霍尔元件的静位移。若将一个圆盘（即称重平台）和霍尔元件相连，就把霍尔元件的静位移和圆盘上的物体的质量对应起来，也就是说把霍尔电压的大小和圆盘上的物体的质量对应起来，据此就可以设计一种电子秤。
由公式可以看出电压U也是关于位移x的函数，不同质量的物体放在传感器的托盘上所引起的位移是不同的，因而可以通过不同位移的所显示的电压值来确定这个位移所代表的质量。
实验内容与步骤： 1)首先将差动放大器调零，用连线将差动放大器在正（+）负（—）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮式F/V表显示为零，关闭主、副电源。调好后，增益旋钮可以动，但调零旋钮不可再动。 2)根据图1连线，W1、r为电桥单位的直流电桥平衡网络的一部分。装好测微头与振动台吸合，并使霍尔片置于半圆磁钢上下正中位置。
压力传感器（压力变送器）的原理及应用 概述：压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用 1、应变片压力传感器原理与应用 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。
它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。电阻应变片的工作原理 金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示： 式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m） S——导体的截面积（cm2） L——导体的长度（m） 我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。来源: https://www.doczj.com/doc/5315254097.html, 2、瓷压力传感器原理及应用 抗腐蚀的瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在瓷膜片的背面，
基于单片机的数字电子称设计 专业：通信工程 学生：王帅指导老师：王珊 摘要 在科技水平高速发展的现代社会，称重方面技术也有必须跟上时代进步的步伐。目前而言，市场交易中，称重工具通常采用台式电子秤。然而，台式电子秤具有一定的局限性：体积大、成本高、对电源有特殊要求以及携带上的不变。目前，人们生活中常见的手拿式迷你秤的使用原理是基于杆秤抑或弹簧通过弹性形变再利用胡克定律转换而进行测量的，即日常携带的小型秤为弹簧秤，同时，精度不高并且已不在国家测量规范内认可的杆秤依然没有退出贸易集市。但经济形势的转变和容量的急剧上升，人们迫切的需要一种测量精确度高、便于携带并且成本范围合理且自主性强的电子秤 本次课题研究意在根据市场需求对智能电子秤进行开发研究，论文的展开以本次设计电子秤所选用的工作方式为出发点，文中分析表明误差分配会造成设备产生误差，并规划了电路方面的设计步骤及软件操作方案。 本次设计研究的智能电子秤的构成基本分为6大部分，包括电源、ADC、称重传感器、单片机、输出输入工具/开关、数值显示器。而对于智能电子秤基础性数据标准，其精度需达到Ⅲ级，重量适用范围不超过15千克，以5g为一刻度进行换算。而该电子秤有五大基本功能，它们分别是自我核算、去皮、计算交易金额、单价输入统计，还有超载提醒。电子秤自带睡眠功能，最大程度得控制自身电量的使用情况，其功能自动启用的前提是电子秤未被使用的时间超过5min。 智能电子秤的优势在于其空间占用量不多，精度较高，使用方便简单，受众人群高，工作效率高，同时还能完成对称重物的价格计算，因为其具有的高性能，智能电子秤能同时保证交易双方的贸易质量和效率，其未来的发展空间也十分广阔。 关键词：数字电子称称重传感器 A/D转换器 8051单片机误差分析
电子称的设计传感器 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
燕山大学 课程设计说明书 题目：电子秤的设计 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 12级 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 燕山大学《传感器原理与设计》课程设计任务书 院（系）：电气工程学院基层教学单位：仪器科学与工程系
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。 2014年 12月 12日 摘要 称重技术是日常生活不可获缺的技术，随着科学技术的发展，称重技术和称重装置也获得了广泛的发展。基于电阻应变传感器的电子称以其制作简单、成本低、量程大、精度高等优点，得到了广泛的应用和发展。 电阻应变式传感器是以电阻应变效应为基本原理的电阻式传感器。它由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、扭矩、位移等多种物理量。 本文介绍了一种基于电阻应变式的称重传感器的电子秤的设计，其中包括惠斯通全桥电路的设计和搭建、OP07组成的放大电路的设计、AD7705组成的模数转换电路以及转换后数字采集和显示的实现。详细叙述了该称重传感器的参数设计，并验证其可行性。 关键字：传感器、电阻应变、差动电桥、放大电路、AD转换
目录 第1章概论 (1) 1.1 调研的意义 (1) 1.1.1课题背景 (1) 1.1.2调研意义 (1) 1.2研究现状 (1) 1.2.1国内外电子称的研究现状和发展趋势 (1) 1.2.2典型电子称产品举例 (3) 1.3为电子称设计进行的准备 (3) 第2章电子称的具体设计方案 (5) 2.1敏感元件的介绍 (5) 2.1.1电阻应变片的工作原理 (5) 2.1.2弹性元件 (6) 2.2匹配电路的设计 (7) 2.2.1元器件选择与功能描述 (7) 2.2.2测量电路的设计 (8) 2.2.3差动放大电路单元 (10) 2.2.4 A/D转换单元 (11) 2.2.5数据处理与显示部分 (12) 第3章仿真电路 (14) 3.1仿真电路的建立 (14) 3.2仿真电路结果分析 (16) 第4章体会与收获 (18) 参考文献 (19)
§X6.2传感器的应用实例(一) 班级姓名学号 学习目标： １、知道传感器应用的一般模式. ２、理解电子秤的原理----力传感器的应用. ３、理解话筒的原理----声传感器的应用. ４、理解电熨斗的原理----温度传感器的应用. 5、会设计简单的有关传感器应用的控制电路. 自主学习： 一、力传感器的应用-----电子秤 1.电子秤理有＿＿＿＿＿＿片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时 ,它的＿＿＿＿会发生变化,把应变片放在合适的电路中,他能够把物体＿＿＿＿这个力学量转换为＿＿＿＿这个电学量,因而电子秤是＿＿＿＿的应用. 2.工作原理:如图6-2-1所示,弹簧钢制成的梁形元件右端固定,在梁的上下表面各贴一个应变片,在梁的自由端施力F,则梁发生弯曲,上表面拉伸,下表面压缩, 上表面应变片的电阻＿＿＿,下表面应变片的电阻变小.F越大, 弯曲形变＿＿＿, 应变片的阻值变化就越大.如果让应变片中通过的电流保持恒定,那 末上面应变片两端的电压变大, 下面应变片两端的电压变小. 传感器 把这两个电压的差值输出.外力越大, 输出的电压差值也就, ＿＿＿ 二、声传感器的应用----话筒 1、话筒是一种常用的＿＿＿＿,其作用是把＿＿＿＿转换成＿＿＿＿. 话筒分为＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿等几种. 2、电容式话筒:原理:是绝缘支架,薄金属膜和固定电极形成一个电容器,被直流电源充电.当声波使膜片振动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流 ,于是电阻R两端就输出了与声音变化规律相同的电压. 3.驻极体话筒:它的特点是＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿,＿＿＿＿.其工作原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是＿＿＿＿. 三、温度传感器的应用-----电熨斗 1.在电熨斗中,装有双金属片温度传感器,其作用是＿＿＿＿,当温度发生变化时, 双金属片的＿＿＿＿不同,从而能控制电路的通断 2.电熨斗的自动控温原理: 常温下,上、下触点是接触的,但温度过高时,由于双金属片受热膨胀系数不同,上部金属膨胀＿＿＿＿,下部金属膨胀＿＿＿,则双金属片向下弯曲,使触点分离,从而切断电源,停止加热.温度降低后, 双金属片恢复原状,重新接通电源,从而保持温度不变.
电阻应变式称重传感器的设计《自动检测技术及仪表》课程设计 题目:电阻应变式称重传感器的设计 学院: 专业: 年级: 姓名: 学号: 目录 摘要 (2) 一、称重传感器 (2) 1、简介 (2) 2、种类 (3) 二、电阻应变式称重传感器及其设计 (3) 1、电阻应变式称重传感器简介及工作原理 (3) 2、传感器的设计概述 (5) 3、设计传感器的工作原理 (6) 4、传感器弹性元件结构 (7) 5、传感器测量电路 (8) 6、传感器的特性 (9) 7、称重传感器常用技术参数 (11) 8、传感器设计相关参数选择 (13) 9、应用技术及应用领域 (16)
三、总结 (17) 四、参考资料 (17) 1 摘要 称重传感器是电子衡器的核心部件，随着称重传感器技术不断发展和应用领域不断扩大，传感器越来越为人们所关注。本文通过对传感器工作原理、分类及应用等的分析，介绍了一种基于双孔梁称重的电阻应变式传感器。它可称量被试木材在某一时刻的重量，以计算该试材在该时刻的含水率。该方法的准确度和稳定性不受木材材性影响，且与木材含水率不均性无关。 一、称重传感器 1、简介 称重传感器是知识密集、技术密集和技巧密集型的高技术产品。研制和生产所涉及的内容多、离散大，技术密集程度高，边缘学科色彩浓，是多种学科相互交叉、相互渗透的结晶。称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。用传感器先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。 随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重 2
设计报告 题目：应用传感器设计电子称系别：电气信息工程系 班级：建筑电气与智能化
——实验题目：应用传感器设计电子秤 摘要： 本实验的主要内容是通过对霍尔氏传感器的应用，设计出一款电子秤，并通过本实验得到该电子秤与标准电子秤之间的误差度。 关键词： 霍尔氏传感器、电子秤、传感器应用、设计、误差度 引言： 传感器的定义是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转化成可用输出信号的器件或装置。传感器起到信息收集、信息数据的转化作用。本实验采用的是霍尔氏传感器，利用霍尔传感器将被测物体的质量转化成电信号，由电信号与质量间的线性关系从而得出被测物体的质量。 实验目的： 1了解霍尔式传感器的结构、工作原理。 2学会用霍尔式传感器设计电子称。 实验仪器： CSY——910型传感器系统：霍尔片、磁路系统、电桥、差动放大器、F/V表、直流稳压电源、螺旋测微头、振动平台、主副电源。 实验原理： 设计电子秤的基本原理是：不同质量的被测物，会引起传感器不同的反应，把这种反应通过特定的方法或电路转换为电压。一般情况下是利用它们的线性变化关系，在被测物的质量与电压之间建立起对应关系，测出电流电压值，从而就可以得到被测物的质量。 霍尔传感器是有两个产生梯度磁场的环形磁钢和位于梯度磁场中的霍尔元件组成。霍尔元件通过恒定电流时，霍尔电势的大小正比于磁场强度，当霍尔元件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电压U取决于其在磁场中的位移量，所以测得霍尔电压的大小便可获知霍尔元件的静位移。若将一个圆盘（即称重平台）和霍尔元件相连，就把霍尔元件的静位移和圆盘上的物体的质量对应起来，也就是说把霍尔电压的大小和圆盘上的物体的质量对应起来，据此就可以设计一种电子秤。 B=f（x）(一) U H=K H IsB（二） 由公式可以看出电压U也是关于位移x的函数，不同质量的物体放在传感器的托盘上所引起的位移是不同的，因而可以通过不同位移的所显示的电压值来确定这个位移所代表的质量。
基于51单片机电子秤设计
摘要 电子秤是日常生活中常用的称重设备，广泛应用于超市、大中型商场、物流配送中心。电子秤在结构和原理上取代了以杠杆平衡为原理的传统机械式称量工具。相比传统的机械式称量工具，电子秤具有称量精度高、装机体积小、应用范围广、易于操作使用等优点，在外形布局、工作原理、结构和材料上都是全新的计量衡器。 微电子技术的发展为电子秤提出了改进的空间。电子秤向着简单、便宜发展，智能化、精确的电子秤成为了人们的追求。本简易电子秤以常见的AT89C51为核心，以电阻应变片采集应变数据，通过HX711放大并进行AD转换供单片机处理，用LCD1602显示所测量的重量，同时本电子秤系统还提供单价设置进行求价格的计算以及去皮功能，通过一些简单低成本的元器件就完成了一个功能齐全的电子秤的制作，将传统电子秤的成本进行了缩减。 关键词：电阻应变片 AT89C51 HX711 电子秤
第一章方案与论证 一、方案类型 （一）方案一 通过单片机为主控芯片，用应变片采集应变数据，通过专用仪表放大器INA128对采集到的信号进行放大，在配上模数转换芯片对放大了的模拟信号转化为数字信号，传入单片机中进行数据处理，找出函数关系并转化关系。通过数字信号转化为重量值显示在LDC1602上，同时通过键盘进行数据输入，输入单价、去皮等功能。通过蜂鸣器和二极管实现超额报警功能。 （二）方案二 以单片机为主控芯片，应变片采集应变数据，将放大和模数转换用HX711芯片来同时进行实现，将模拟量传入主控芯片单片机中进行数据转换，通过函数关系转换为重量显示到LED 上或者LCD1602上，同时通过键盘按键进行数据输入，输入单价、去皮等功能，并通过蜂鸣器进行数据处理。 （三）方案三 运用PLC作为主控制器，PLC运用广泛，它具有接线简单，通用性好，编程简单，使用方便，可连接为控制网络系统，易于安装，便于维护等优点。 二、方案论证与选定 运用51单片机作为主控芯片，AT89C51是一种高效微控制器。它为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。但方案一中，放大和AD转换模块为独立模块，它们的独立设计费事费力且还会存在误差较大的情况。相比于方案一，方案二一HX711作为放大和AD转换芯片，简化了电路结构。HX711是一款专为高精度电子秤设计的24位AD转换器芯片。与同类型其他芯片相比，该芯片集成了包括文雅电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。精度方面很好的满足了题目中的要求，相比于方案一，方案二根据可行性。 方案三采用PLC作为主控芯片，但其价格昂贵，违背了我们制作电子秤的简单、便捷、便宜的原则，所以我们并没考虑选用PLC作为主控芯片。 综合考虑后，我们决定选择方案二来进行本简易电子秤系统的设计与制作。通过精度、价格、简单程度出发考虑，方案二是最合适的。
传感器与检测技术 课程论文 研究课题：称重传感器设计学校：梧州学院 系别：电子信息工程系 专业：电子信息工程 班级：09电本1班 姓名：韦晓娜 学号：200900604155
称重传感器设计 摘要：随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各 业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。 一：参考文献 [1]马量呈.应变电测与传感器技术[M].中国计量出版社,1993,11.. [2]王云章.应变式传感器故障分析与修理[M].北京:中国计量出版社,1995.. 二：引言 称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阴应变式等8类，以电阻应变式使用最广。 其实称重传感器就是压力传感器，形状不一样而已，通常有很多种方法传感的，但我见到，用得比较多，比如地磅用的那些，一般为电涡流式 也就是说，他有一个电涡流触发绕组，然后还有一个传感器感应电涡流强度 由于这个传感器整体是金属封装，电涡流在其内部，受到压后形变，涡流就发生变化，放大后就可以读到数据了 然后，封装这个东西的材料，通常选用刚性材料，总之，就是一般的金属，比如钢，但肯定不会用很软的东西的。至少电涡流方式传感的压力传感器，是不会用软金属制造的。 因为即使是钢，就算受到压力形变那么几微米，那么电涡流的变化也足够感应出到底变化了多少而且如果是软金属，称很重东西的时候，可能很容易出问题。 三：内容 1.称重传感器工作原理 （1）．高速定量分装系统 本系统由微机控制称重传感器的称重和比较，并输出控制信号，执行定值称量，控制外部给料系统的运转，实行自动称量和快速分装的任务。 系统采用MCS-51单片机和V/F电压频率变换器等电子器件，其硬件电路框图如图1所示，用8031作为中央处理器，BCD拔码盘作为定值设定输入器，物料装在料斗里，其重量使传感器弹性体发生变形，输出与重量成正比的电信号，传感器输出信号经放大器放大后，输入V/F转换器进行A/D转换，转换成的频率信号直接送入8031微处理器中，其数字量由微机进行处理。微机一方面把物重的瞬时数字量送入显示电路，显示出瞬时物重，另一方面则进行称重比较，开启和关闭加料口、放料于箱中等一系列的称重定值控制。
应用传感器设计电子秤 名字：汤崚云学号： 1207000328班级：给排水3班 摘要： 科学技术的发展对称重技术提出了更高的要求，尤其是微处理技术和传感技术 的巨大进步，大大加速了这个进程。目前，电子秤在商业销售中的使用已相当普遍，但在市场上仍广泛使用的电子秤又很大局限性。这些电子秤面积的、成本高，又不便随身携带，而目前市场上流行的便携称又大都采用杆式称或以弹簧 压缩、拉伸不安性来实现计量的弹簧秤等，其计量误差大，又容易损坏，杆式称和 弹簧秤的计量器械将逐渐被淘汰。因此，一种能够在未来更方便、更准确的普及 型电子秤的发展受到人们的重视，设计一种重量轻、计量准确、读书直观的民用 电子秤迫在眉睫。 本设计过程充分利用传感器的有关知识，利用霍尔式传感器设计的简单电子 秤很大程度上满足了此应用需求，并从简单电子秤的基本构造进一步了解大型电 子秤的构造原理。 关键词： 霍尔氏传感器、电子秤、传感器应用、差动放大器、 CSY传感器试验仪引 言： 传感器的定义是能感受规定的被测量，并按照一定的规律转化成可用输出信号 的器件或装置。传感器起到信息收集、信息数据的转化作用。本实验采用的是霍 尔氏传感器，利用霍尔传感器将被测物体的质量转化成电信号，由电信号与质量 间的线性关系从而得出被测物体的质量。 实验原理： 设计电子秤的基本原理是：不同质量的被测物，会引起传感器不同的反应，吧 这种反应通过特定的方法或电路转换为电流（或电压）。一般情况下是利用它们 的线性变化关系，在被测物的质量与电流（或电压）之间建立起对应关系，测出电 流（或电压）值，从而就可以得到被测物的质量。 霍尔传感器是有两个产生梯度磁场的环形磁钢和位于梯度磁场中的霍尔元 件组成。霍尔元件通过恒定电流时，霍尔电势的大小正比于磁场强度，当霍尔元 件在梯度磁场中上、下移动时，输出的霍尔电压U 取决于其在磁场中的位移量，所 以测得霍尔电压的大小便可获知霍尔元件的静位移。若将一个圆盘（即称重平