传感器课程设计
称重传感器
班级：09电子信息工程技术专业：自动化技术
2011年6月18
1.设计要求
2.扩展功能
温度控制器
摘要：
2.1. 总体设计方案
2.1.0数字温度计设计方案论证
2.1.1方案一
由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。
2.1.2 方案二
进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。
从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。
方案二的总体设计框图
温度计电路设计总体设计方框图如图1所示，控制器采用单片机AT89S52，温度传感器采用DS18B20，用4位LED数码管以P1和P2控制LED实现温度显示。
2.1.3 主控制器
单片机AT89S52具有低电压供电和体积小等特点，四个端口就足够能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。
2.1.4 显示电路
显示电路采用4位共阳LED数码管，从P口输出显示数据，用P2口来控制位选。
2.1.5温度传感器
DS18B20温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现９～１２位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：
●独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；
●多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；
●无须外部器件；
●可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5Ｖ；
●零待机功耗；
●温度以９或１２位数字；
●用户可定义报警设置；
●报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；
●负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作；
DS18B20采用３脚PR－35封装或８脚SOIC封装，其内部结构框图如图2所示。
64位ROM的结构开始８位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后８位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器ＴＨ和ＴＬ，可通过软件写入户报警上下限。
DS18B20温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存ＲＡＭ和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为８字节的存储器，结构如图3所示。头２个字节包含测得的温度信息，第３和第４字节ＴＨ和ＴＬ的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第５个字节，为配置寄存器，它的内容用于确
定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。该字节各位的定义如图3所示。低５位一直为１，ＴＭ是工作模式位，用于设置DS18B20在工作模式还是在测试模式，DS18B20出厂时该位被设置为０，用户要去改动，R1和Ｒ0决定温度转换的精度位数，来设置分率。
由表1可见，DS18B20温度转换的时间比较长，而且分辨率越高，所需要的温度数据转换时间越长。因此，在实际应用中要将分辨率和转换时间权衡考虑。
高速暂存ＲＡＭ的第６、７、８字节保留未用，表现为全逻辑１。第９字节读出前面所有８字节的CRC码，可用来检验数据，从而保证通信数据的正确性。
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第１、２字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625℃／LSB形式表示。
当符号位Ｓ＝０时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位Ｓ＝１时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。表2是一部分温度值对应的二进制温度数据。
DS18B20完成温度转换后，就把测得的温度值与RAM中的TH、TＬ字节内容作比较。若Ｔ＞TH或T＜TL，则将该器件内的报警标志位置位，并对主机发出的报警搜索命令作出响应。因此，可用多只DS18B20
同时测量温度并进行报警搜索。
在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM数据是否正确。
DS18B20的测温原理是这这样的,器件中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器１；高温度系数晶振随温度变化其振荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器２的脉冲输入。器件中还有一个计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生
的时钟脉冲进行计数进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将－55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器１、温度寄存器中，计数器１和温度寄存器被预置在-55 ℃所对应的一个基数值。减法计数器１对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器１的预置值减到０时，温度寄存器的值将加１，减法计数器１的预置将重新被装入，减法计数器１重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器计数到０时，停止温度寄存器的累加，此时温度寄存器中的数值就是所测温度值。其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数器门仍关
闭就重复上述过程，直到温度寄存器值大致被测温度值。
2.3DS18B20温度传感器与单片机的接口电路
1.DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为
信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，如图4 所示单片机端口接单线总线，为保证在有DS18B20时钟周期内提供足够的电流，可用一个MOSFET管来完成对总线的上拉。
当DS18B20处于写存储器操作和温度A/D转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10us。采用寄生电源供电方式时VDD端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。
2.4 系统整体硬件电路
2.4.1 主板电路
系统整体硬件电路包括，电源电路，传感器电路，温度显示电路，上限报警调整按键电路，单片机主板电路等，如图5 所示。
图5中有三个独立式按键可以分别调整温度计的上限报警设置，图中蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时LED数码管将被测温度值显示，这时可以调整报警上下限，从而测出被测的温度值，有三个LED二极管它们分别是：黄色的是传感器存在指示灯；红色的是设置状态指示灯；绿色的是报警指示灯。
图5 中的按健复位电路是上电复位加手动复位，使用比较方便，在程序跑飞时，可以手动复位，这样就不用在重起单片机电源，就可以实现复位。
2.4.2 电源电路图
2.4.3上限报警调整按键电路
2.4.4 显示电路
显示电路是使用的P1口和P2做LED数据显示，这种动态显示最大的优点就是显示内容丰富，但占用口资源比较多，
2.4.5单片机主板电路
电路所用元件
3系统软件算法分析
系统程序主要包括主程序，读出温度子程序，温度转换命令子程序，计算温度子程序，显示数据刷新子程序等。
3.1主程序
主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20的测量的当前温度值，温度测量每
1s进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程见图7所示。
3.2读出温度子程序
读出温度子程序的主要功能是读出RAM中的9字节，在读出时需进行CRC校验，校验有错时不进温度数据的改写。其程序流程图如图8示
3.3温度转换命令子程序
温度转换命令子程序主要是发温度转换开始命令，当采用12位分辨率时转换时间约为750ms，在本程序设计中采用1s显示程序延时法等待转换的完成。温度转换命令子程序流程图如上图，图9所示
3.4 计算温度子程序
计算温度子程序将RAM中读取值进行BCD码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图10所示。
3.5 显示数据刷新子程序
显示数据刷新子程序主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，当最高显示位为0时将符号显示位移入下一位。程序流程图如图11。
4总结与体会
很感谢老师提供一个机会，让我们实践单片机和温度伟传感器。经过近三周时间辛勤努力查找资料和焊接电路。功夫不负有心人，终于按计划完成了我的数字温度计的设计，单片机能实现温度测量和报警。虽然设计得很简单，功能单调，焊接电路粗糙，但从心里来说，还是非常高兴，回想以前遇到的困难，心里更美滋滋的，毕竟这次设计通过自己勤劳所得的结晶。高兴之余不得不深思总结。
在本次设计过程中，我发现自己有很多不足之处。虽然以前也做过硬件电路设计，但没有软件设计，这次的设计真的让我难以忘记，而且长进很多知识。单片机课程设计最重要就在于软件编程序的设计，需要有很清晰的思路。以前写过一些简单的程序，但没有像这次这么复杂。这次采用了很多指令，例如调表指令，比较指令，跳转指令等等。以前用的都是清零，置1指令，用在流水线。这次更进一步认识单片机和汇编程序。
从这次的课程设计中，我学习到很多知识，也知道自己的不足之处，在以后的学习中，仔细认真，注重细节，要理论联系实际，把我们所学到的知识运用到实际当中，并把实践中发现的问题弥补理论，学习单片机也是如此，这次最重要认识在于程序，程序只有在经常写和读中才能提高，并从中找到乐趣。
温度控制器程序
温度传感器用单总线DS18B20
CPU为AT89S52,一个按键复位
温度测量上限99度,下限为0度，超过设置温度为30度时，，二极管亮，自动控制用P3.7作为数据线发送与接收
串口P1数据输出
P2位选，P2.5个位，P2.4十位
FLAG1 BIT F0 ;DS18B20存在标志位
DQ BIT P3.7
TEMPER_L EQU 29H
TEMPER_H EQU 28H
A_BIT EQU 35H
B_BIT EQU 36H
;************程序起始********************
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0100H
;**************主程序开始************
MAIN:
LCALL INIT_18B20
;LCALL RE_CONFIG
LCALL GET_TEMPER
AJMP CHANGE
;**********DS18B20复位程序*****************
INIT_18B20: SETB DQ
NOP
CLR DQ
MOV R0,#0FBH
TSR1: DJNZ R0,TSR1 ;延时
SETB DQ
MOV R0,#25H
TSR2: JNB DQ ,TSR3
DJNZ R0,TSR2
TSR3: SETB FLAG1 ;置标志位，表明DS18B20存在
CLR P2.0 ;二极管指示
AJMP TSR5
TSR4: CLR FLAG1
LJMP TSR7
TSR5: MOV R0,#06BH
TSR6: DJNZ R0,TSR6
TSR7:SETB DQ ;表明不存在
RET
;********************设定DS18B20暂存器设定值************** ;RE_CONFIG:
;JB FLAG1,RE_CONFIG1
;RET
;RE_CONFIG1: MOV A,#0CCH ;放跳过ROM命令
;LCALL WRITE_18B20
;MOV A,#4EH
;LCALL WRITE_18B20 ;写暂存器命令
;MOV A,#00H ;报警上限中写入00H
;LCALL WRITE_18B20
;MOV A,#00H ;报警下限中写入00H
; LCALL WRITE_18B20
;MOV A,#1FH ;选择九位温度分辨率
; LCALL WRITE_18B20
; RET
;*****************读转换后的温度值****************
GET_TEMPER:
SETB DQ
LCALL INIT_18B20
JB FLAG1,TSS2
RET ;若不存在则返回
TSS2: MOV A,#0CCH ;跳过ROM
LCALL WRITE_18B20
MOV A,#44H ;发出温度转换命令
LCALL WRITE_18B20
LCALL DISPLAY ;延时
LCALL INIT_18B20
MOV A,#0CCH ;跳过ROM
LCALL WRITE_18B20
MOV A,#0BEH ;发出读温度换命令
LCALL WRITE_18B20
LCALL READ2_18B20 ;读两个字节的温度
RET
;***************写DS18B20程序************
WRITE_18B20:
MOV R2,#8
CLR C
CLR DQ
MOV R3,#6
DJNZ R3,$
RRC A
MOV DQ,C
MOV R3,#23
DJNZ R3,$
SETB DQ
NOP
DJNZ R2,WR1
SETB DQ
RET
;***********读18B20程序，读出两个字节的温度*********
READ2_18B20:
MOV R4,#2 ;低位存在29 H,高位存在28H
MOV R1,#29H
RE00: MOV R2,#8
RE01: CLR C
SETB C
NOP
NOP
CLR DQ
NOP
NOP
NOP
SETB DQ
MOV R3,#7
DJNZ R3,$
MOV C,DQ
MOV R3,#23
DJNZ R3,$
RRC A
DJNZ R2,RE01
MOV @R1,A
DEC R1
DJNZ R4,RE00
;************读出的温度进行数据转换**************
CHANGE: MOV A,29H
MOV C,28H.0 ;将28H中的最低位移入C
RRC A
MOV C,28H.1
RRC A
MOV C,28H.2
RRC A
MOV C,28H.3
RRC A
MOV 29H,A
MOV 27H,A
CLR C
SETB P0.0
SUBB A,#1EH
JC TEM28
CLR P0.0
AJMP TEM28N
TEM28:SETB P0.0
TEM28N:MOV A,27H
setb p2.0
LCALL DISPLAY ;调用数码管显示子程序
setb P2.0
LJMP MAIN
;*******************DISPLAY******
DISPLAY: mov a,29H;将29H中的十六进制数转换成10进制
mov b,#10 ;10进制/10=10进制
div ab
mov b_bit,a ;十位在a
mov a_bit,b ;个位在b
mov dptr,#TAB ;指定查表启始地址
mov r0,#4
dpl1: mov r1,#250 ;显示1000次
dplop: mov a,a_bit ;取个位数
MOVC A,@A+DPTR ;查个位数的7段代码
mov p1,a ;送出个位的7段代码
clr p2.4;开个位显示
acall d1ms ;显示1ms
setb p2.4
mov a,b_bit ;取十位数
MOVC A,@A+DPTR ;查十位数的7段代码
mov p1,a ;送出十位的7段代码
clr p2.5;开十位显示
acall d1ms ;显示1ms
setb p2.5
djnz r1,dplop ;100次没完循环
djnz r0,dpl1 ;4个100次没完循环
ret
;***********************************
D1MS: MOV R7,#80 ;1MS延时(按12MHZ算)
DJNZ R7,$
RET
;*************************
TAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
1.电阻应变式称重传感器等工作原理 2.称重传感器常用技术参数 3.称重传感器选用的一般规则 4.使用称重传感器注意事项 1.电阻应变式称重传感器等工作原理 电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，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（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。下面就这三方面简要论述。 一、电阻应变片 电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。 设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作ρ，这种材料的泊松系数是μ。当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R： R = ρL/S（Ω）（2—1） 当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长ΔL，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少Δr。此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作Δρ。 对式（2--1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。我们有：ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2） 用式（2--1）去除式（2--2）得到 ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L –ΔS/S （2—3） 另外，我们知道导线的横截面积S = πr2，则Δs = 2πr*Δr，所以 ΔS/S = 2Δr/r （2—4） 从材料力学我们知道 Δr/r = -μΔL/L （2—5） 其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。μ是表示材料横向效应泊松系数。把式（2—4）（2—5）代入（2--3），有 ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L
称重传感器是用来将重量信号或压力信号转换成电量信号的转换装置。称重传感器采用金属电阻应变计组成测量桥路，利用金属电阻丝在张力作用下伸长变细，电阻增加的原理，即金属电阻随所受应变而变化的效应而制成的(应变，就是尺寸的变化)。 称重传感器的构造原理金属电阻具有阻碍电流流动的性质，即具有电阻(Ω)，其阻值依金属的种类而异。同一种金属丝，一般来讲，越是细长，其电阻值就越大。当金属电阻丝受外力作用而伸缩时，其电阻值就会在某一范围内增减。因此，将金属丝(或膜)紧贴在被测物体上，而且这种丝或膜又很细或很薄，粘贴又十分完善，那么，当被测物体受外力而伸缩时，金属电阻丝(膜)也会按比例伸缩，其阻值也会相应变化。称重传感器就是将金属电阻应变计粘贴在金属称重梁上进行测量重量信号的。 称重传感器的外形构造与测重形式,变频传感器的外形构造随被测对象的不同，其外形构造也会不同。A．比较常见的称重传感器的外形构造：柱式；S 型；轮辐式；环式；碟式；箱形等。 B．测重形式：正应力测量(柱型、单点式等)，剪应力测量(双剪切梁式、部分S 型、轮辐式等)又可分为压式(柱式、碟式等)、拉式(部分S 型传感器、环式传感器)、拉压两用(部分柱式、轮辐式、S 型等) C．弹性元件内部应变梁的结构形式：平行梁、剪切梁等 D．不同结构形式的传感器的应用对象：柱式——大吨位汽车衡、轮道衡、料斗秤、料罐秤，试验机，力值监控与测量等；S 型——用于料斗秤、料罐秤、包装机，材料试验机等；双剪切梁式——汽车衡、轨道衡等；单点式——天平、计价秤、计数秤、平台秤，工业现场重量控制及测量； 称重传感器的电路组成.称重传感器进行测量时，我们需要知道的是应变计受到载荷时的电阻变化。通常采用应变计组成桥式电路(惠斯登电桥)，将应变计引起的电阻变化转换成电压变化来进行测量的。 变频传感器的输出灵敏度的表示方法,传感器响应(输出)的变化对相应的激励(施加的载荷)变化的比。传感器的输出灵敏度采用额定载荷状态电桥的输出电压与输入激励电压之比值(mV/V)来表示。通常称传感器的输出灵敏度。 为什么传感器内部要加补偿电路？称重传感器在制造过程中，为了改善它的性能，特别是改善温度特性，一般要在应变计电路中附加对零点和灵敏度的温度补偿。即除了应变计外，其中还增加了各种补偿电阻。零点补偿的目的是尽量减小电桥零点随温度的变化，因此，除变频传感器本身的温度自补偿外，又加入了电阻温度系数和电桥中应变计的温度系数不同的电阻元件(如铜电阻或镍电阻等)，以加强补偿作用。灵敏度补偿的目的是减小输出电压随温度的变化，即补偿弹性体的弹性系数和应变计的灵敏度系数随温度的变化。因此，对电桥中串接了两个与电桥温度补偿作用相同的电阻。同时电路中的其它电阻用于将电桥的初始平衡，额定输出和输入电阻等参数调整到规定的数值。 此篇文章的形成是基于对称重传感器设计者能有所帮助。它深入分析推导出一些公式，这些公式能够计算出位于称重传感器上的某些尺寸大小，并提供所需要的输出。此篇文章还介绍了各种误差来源及设计建议。 粘贴式电阻应变计广泛应用于当今高精度测力与称重传感器的制造中。本篇文章为帮助称重传感器设计者计算出称重传感器尺寸大小，从而为获得唯一需要的输出作了充分的准备。设计者既可以运用有限元分析法经计算机程序（如果可能）来确定称重传感器所需要的尺寸，或运用本文所提供的公式来计算此尺寸。应力公式选自一部非常好的书——应力与应变公式（见参考文献[1]）。除了公式汇编，本文还讨论了误差的可能来源及设计建议，有关误差来源的信息主要是基于作者的经验。文中所描述的相关称重传感器没有作专利调查，在考虑把所讨论的设计用于产品的生产或推向市场前，有必要作一下调查。
电阻应变式称重传感器设计 摘要：在分析重力传感器信号特性的基础上，模块化地设计了称重传感器信号的调理电路并对其进行了仿真实验。结果表明：电路能实时、准确地处理信号，且工作稳定，可靠，重复性好，抗干扰能力强，可实现精密测量的目的。 关键词：称重；Lab view；电阻应变式传感器；放大电路。 一、引言 随着现代数据采集系统的不断发展，对高精度信号调理技术的要求也越来越高。由于传感器输出的信号往往存在温漂、信号比较小及非线性等问题， 因此它的信号通常不能被控制元件直接接收，这样一来，信号调理电路就成为数据采集系统中不可缺少的一部分，并且其电路设计的优化程度直接关系 到数据采集系统的精度和稳定性。 在称重传感器信号检测中，检测精度受到诸多因素的影响，其中电桥激励电压源的精度和稳定度是影响信号精确度的重要因素之一。电桥输出与激励电压成正比，因此，激励电压出现任何漂移都将导致电桥输出出现相应的漂移。并且现场工作环境恶劣，可能存在粉尘、振动、噪声以及电磁干扰等，称重传感器输出的几百微伏至几十毫伏信号极易受到干扰。所以研究抗干扰能力强、实时性好的信号变送和传输技术对保证检测精度具有重要意义。 二工作原理 1、原理框图
2、称重传感器（MS-1） MS—1型钢制“S”称重传感器，承受拉、压外力均可，输出对称性好，结构紧凑、安装方便、规格齐全。可用于制造机电结合称、吊钩秤、料斗秤及各种专用称、工艺称等。 外形尺寸
量程：50kg； 尺寸：A=51mm；B=13mm；C=64mm；螺纹（公制mm）：M8×1.25； 技术指标： 标定数据：
转换系数K: 应变片测量电路： 上图为直流供电的测量电桥原理图，其中第一臂为电阻应变片，由应变片引起的电阻变化为△R1，当R1=R2、R3=R4时，电桥的电压灵敏度S U为最大，此时有：U0=(1) S U=U0/(2) U0=(3) 采用差动电桥可以消除非线性误差。因此本设计电阻应变式称重传感器选用直流供电应变全桥，该电桥的电压灵敏度比单一工作应变片的电压灵敏度提高了4倍，且具有温度补偿作用。 3、放大电路 R1=10K；R2=2.4K; R3=238K; R4=2.4K; R5=100K 放大倍数K=(R3/R2)×(R5/R4)≈4100;
称重传感器接线方法及接线图分析 由于称重传感器具有测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点使得其广泛应用于各种结构 的动、静态测量及各种电子称的一次仪表。上一篇文章中小编为大家简单介绍了有关称重传感器原理的知识，本篇文章中小编通过搜集整理资料将继续为大家介绍有 关称重传感器的知识，即称重传感器接线方法及原 理剖析（称重传感器参数）。 两种称重传感器接线方法简介（称重传感器的选用） 称重传感器可以采用两种不同的输入、输出接线方法：一种是四线制接法，四线制接法的称重传感器对二次仪表无特殊要求,使用起来比较方便,但当电缆 线较长时,容易受环境温度波动等因素的影响; 另一种是六线制接法(如图1所示).六线制接法的称重传感器要求与之配套使用的二次仪表具备反馈输入接口,使用范围有一定的局限性,但不容易受环境 温度波动等因素的影响,在精密测量及长距离测量时具有一定的优势。 两种称重传感器接线电路图 在称重设备中，四线的称重传感器用的比较多，如果要将六线传感器接到四线传感器的设备上时，可以把反馈正和激励正接到一起，反馈负和激励负，接到一起。信号线要注意一点就是，红色和白色在两种类型的传感器上对应的输出信号是不一样的。 下面小编以称重指示控制仪F701中称重传感器接线图为例对其接线原理进行简单的分析。 F701是专门用于单一物料重量称量和控制的仪表，下图所示为称重指示控制仪F701中称重传感器接线图 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
PLC连接称重测力传感器的几种方法 上海天贺自动化仪表有限公司李树伟 在用PLC组成称重及配料控制系统时，与称重传感器的连接一般有以下几种方式： 1.称重传感器（称重模组）+接线盒+模拟称重放大器+PLC模拟量输入模块 一般称重传感器的信号输出都是与重量载荷成正比的毫伏级电压信号，普通PLC的模拟量输入模块无法直接处理，故需附加称重放大器将微弱的传感器信号调理放大到0~10V或者4~20mA的所谓标准工业过程信号，以供PLC的模拟量模块进行处理。典型产品有我公司生产的经济型放大器RW-ST01，工业级精密型放大器RW-PT01及内置接线盒的四路求和放大器RW-JT4。这种方式的好处是系统灵活，编程方便直接，系统反应速度快。缺点是模拟量信号在传输的过程中容易受到干扰。并且普通的PLC模拟量输入模块的分辨率都有限，一般不超过4000个分度，很难做到高精度称重。 2.称重传感器（称重模组）+接线盒+数字称重变送器(RS232或RS485输出)接PLC标 准串行通讯口 这种方式的好处是省去了PLC的模拟量输入模块，利用标准的MODBUS协议即可完成称重信号的采集，并且可以同时并接多路称重传感器。缺点是占用了PLC的通讯口，并且由于串行通信速率的限制，整个系统的响应时间较长。一般都在几十毫秒的数量级。这种连接方式的典型产品有我公司生产的RW-PT01D型数字称重测力变送器。 3.称重传感器（称重模组）+接线盒+频率输出型称重变送器，接PLC的高速脉冲捕捉端 口 这种连接方式的好处是省去了模拟量输入模块，可以长距离传输，抗干扰能力强，容易隔离，响应速度较快。对应我公司的产品是RW-PT01F
称重传感器的原理及应用 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。 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。 图1 原理框图 在整个定值分装控制系统中，称重传感器是影响电子秤测量精度的关键部件，选用GYL-3应变式称重测力传感器。四片电阻应变片构成全桥桥路，在所加桥压U不变的情况下，传感器输出信号与作用在传感器上的重力和供桥桥压成正比，而且，供桥桥压U的变化直
接影响电子称的测量精度，所以要求桥压很稳定。毫伏级的传感器输出经放大后，变成了0-10V的电压信号输出，送入V/F变换器进行A/D转换，其输出端输出的频率信号加到单片机8031定时器1的计数、输入端T1上。在微机内部由定时器0作计数定时，定时器0的定时时间由要求的A/D转换分辩率设定。 定时器1的计数值反映了测量电压大小即物料的重量。在显示的同时，计算机还根据设定值与测量值进行定值判断。测量值与给定值进行比较，取差值提供PID运算，当重量不足，则继续送料和显示测量值。一旦重量相等或大于给定值，控制接口输出控制信号，控制外部给料设备停止送料，显示测量终值，然后发出回答令，表示该袋装料结束，可进行下袋的装料称重。 图2所示为自动称重和装料装置。每个装料的箱子或袋子沿传送带运动，直到装有料的电子称下面，传送带停止运动，电磁线圈2通电，电子称料斗翻转，使料全部倒入箱子或袋子中，当料倒完，传送带马达再次通电，将装满料的箱子或袋子移出，并保护传送带继续运行，直到下一次空袋或空箱切断光电传感器的光源，与此同时，电子称料箱复位，电磁线圈1通电，漏斗给电子秤自动加料，重量由微机控制，当电子秤中的料与给定值相等时，电磁线圈1断电，弹簧力使漏斗门关上。装料系统开始下一个装料的循环。当漏斗中的料和传送带上的箱子足够多时，这个过程可以持续不断地进行下去。必要时，*作人员可以随时停止传送带，通过拔码盘输入不同的给定值，然后再启动，即可改变箱或袋中的重量。
电控学院 综合实验课程设计 题目：称重仪 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2014年3月18日
称重传感器设计实验报告 一．称重传感器项目背景意义： 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种称重传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。 称重传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。 在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位，现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到 cm 的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到 s 的瞬间反应，此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的称重传感器是不可能的，许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破，一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。 称重传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域，可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。 二．方案分析 称重传感器利用电阻应变片变形时其电阻也随之改变的原理工作。主要由弹性元件、电阻应变片、测量电路几部分组成。称重仪的称重模块的硬件由称重传感器、放大器等组成，其原理框图如图1所示。称重传感器完成重量到电压的变换，被变换的电压经适当放大后，其转换的输出量是计算机能够接受的数字信号。 三．硬件部分 1. 硬件原理框图 图1称重仪原理框图 2.称重传感器的转换电路。 一般将粘贴在弹性体上的电阻应变计连接成差动式惠斯登电桥,见图3。由于差动式惠斯登电桥的灵敏度高,各臂参数一致,各种干扰的影响可以相互抵消,而且还可以方便地解决称重传感器的补偿问题,所以称重传感器均采用箔式双轴片连接成的差动式惠斯登电桥作为测量电路。在图3所示电路中,R1、R2、R3、R4为应变电阻,Ui 为激励电压,Uo 为输出电压,根据以上分析,可以得出Uo 的输出表达式为: Uo=Ui(R2R4-R1R3)/(R1+R2)(R3+R4) （1）当R1R3=R2R4时,电桥平衡, 压力传感器 测量放大电路 报警 电路
弯板式公路车辆动态称重系统 1.概述 深圳市科尔达电气设备有限公司将具有国际先进水平的动态称重技术成功地应用于汽车及其轴载质量的检测，开发了公路车辆动态称重系统，经广东省计量科学技术研究院检测，达到JJG907-2006《动态公路车辆自动衡器检定规程》的要求，于2007年取得生产许可证。产品经过长期运行和持续改进已日趋成熟，系统运行稳定、称量准确，同时，我公司根据当地的地理气候条件及各收费站的具体环境和使用特点，为业主提出了有针对性的计重收费系统施工组织方案，并提供满足要求的计重收费设备以及优质的工程和服务。 本系统具有轮轴类型判别，自动轴载称重、自动计算功能，超限报警，向收费计算机传输称重数据，并具有数据自动缓存功能，无需人为干预。系统能最大限度地排除非规范行驶对称重准确度的干扰，在收费站车辆频繁启停情况下保证正常运行。 2.设计依据 ●JJG907-2006《动态公路车辆自动衡器检定规程》； ●Q/SKED 007-2006《动态汽车衡》； ●ISO9000体系文件《计重收费系统设备安装调试规程》。 ●JTGF80/2-2004《公路工程质量检验评定标准》； ●中华人民共和国国家标准《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》； ●工程实施过程中相关的国家及行业相关标准； 3.系统组成 本系统采用我公司定型产品弯板式动态称重系统，如图1所示，由弯板称重传感器、轮轴判别器、红外线车辆分离器、线圈检测器、数据采集处理器等五部分组成，是独立于车道收费系统之外的机电系统。 1、动态轴重秤 本系统采用弯板称重传感器，是一种动、静态汽车衡器,主要完成对车辆的各轴或轴组进行称重计量,确定车辆总重量，并完成速度检测等工作； 2、轮胎识别器 轮轴判别器主要用来检测通过车辆每轴的轮胎数,由一组压力传感器来检测单边的轮胎个数,当车辆轮胎压过时,将压力信号转换为轮胎数量信号。 3、车辆分离器 通过红外光的同步扫描来提供车辆的开始和结束信号,保证称重数据和车辆之间的对应关系。 4、线圈检测器 地感线圈用于辅助红外线车辆分离器进行车辆分离，并配合弯板称重传感器进行车辆速度检测； 5、数据采集处理器 集中处理各种传感器信号、处理数据，把相关数据通过通讯方式送给收费车道收费计算机。 4.设备布置 ●弯板式计重收费系统设备采用前置式布置，布置在收费亭前端，按照与收费亭的距离由远及近依次布置检测线圈、红外线车辆分离器、弯板称重传感器、轮胎识别器，数据采集处理器。 ●计重收费系统采用红外线车辆分离器，配置线圈检测器作为红外线车辆分离器的辅助手段，当红外线车辆分离器发生故障时，可由线圈检测器进行车辆的分离工作。 ●弯板称重传感器设置采取前后错位的安装方式，可增加有效称重检测时间，同时可有效防止跳秤等违规行为，弯板称重传感器距离收费亭中心约为22m；
称重传感器工作原理 摘录时间:2009-12-6 22:07:20 深圳市秦合源科技有限公司 一、各传感器原理 压电传感器：基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，如压力、加速度等(见压电式压力传感器、加速度计)。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。配套仪表和低噪声、小电容、高绝缘电阻电缆的出现，使压电传感器的使用更为方便。它广泛应用于工程力学、生物医学、电声学等技术领域 应变传感器：应变传感器是国内外应用较广泛的一种,它是以电阻应变计为转换元件,将非电量如:力、压力、位移、加速度、扭矩等参数转换为电量。 光电传感器：将光信号转换成电信号的传感器 热电传感器：将热信号转换成电信号的传感器 电容式传感器原理 电容式传感器原理 二、各传感器应用 电容式压力传感器科学技术的不断发展极大地丰富了压力测量产品的种类，现在，压力传感器的敏感原理不仅有电容式、压阻式、金属应变式、霍尔式、振筒式等等但仍以电容式、压阻式和金属应变式传感器最为多见。 金属应变式压力传感器是一种历史较长的压力传感器，但由于它存在迟滞、蠕变及温度性能差等缺点，其应用场合受到了很大的限制。 压阻式传感器是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器，它具有制造方便，成本低廉等特点，但由于半导体材料对温度极为敏感，所以其性能受温度影响较大，产品的一致性较差。
应变式称重传感器的设计与计算 [美国]理查德·富兰克林 此篇文章的形成是基于对称重传感器设计者能有所帮助。它深入分析推导出一些公式，这些公式能够计算出位于称重传感器上的某些尺寸大小，并提供所需要的输出。此篇文章还介绍了各种误差来源及设计建议。 粘贴式电阻应变计广泛应用于当今高精度测力与称重传感器的制造中。本篇文章为帮助称重传感器设计者计算出称重传感器尺寸大小，从而为获得唯一需要的输出作了充分的准备。设计者既可以运用有限元分析法经计算机程序（如果可能）来确定称重传感器所需要的尺寸，或运用本文所提供的公式来计算此尺寸。应力公式选自一部非常好的书——应力与应变公式（见参考文献[1]）。除了公式汇编，本文还讨论了误差的可能来源及设计建议，有关误差来源的信息主要是基于作者的经验。文中所描述的相关称重传感器没有作专利调查，在考虑把所讨论的设计用于产品的生产或推向市场前，有必要作一下调查。 通过某些假设得出的这些计算公式，另外还有电阻应变计的特性、应力形式、材料特征以及机械加工的偏差都会导致计算结果的一定误差。在批量制造称重传感器前，应制造几个样机进行组装、测试和标定。 在某些工业中，如航天工业也许只需要一次性的称重传感器，为决定其非线性、重复性和滞后等误差，在使用前对其进行标定是十分重要的。当计算机被应用于数据处理时，非线性、零点漂移及灵敏度变化，是很容易修正的。如果称重传感器在使用时要经历强烈的温度变化和外部附加载荷的影响，我们应进行试验并测量出这些影响量所造成的误差。如果某部分结构（如接头、销子、压杆）用来测量或是被用作称重传感器时，标定和测试就尤为重要了。 称重传感器设计包括许多方面，这里对其制造生产不予讨论，例如，需要对电阻应变计安装技术知识的全面了解，一些电阻应变计制造商提供技术资料的同时，还应提供电阻应变计安装的分类等。 有关称重传感器设计的附加内容见参考文献[2]（a）和[2]（b）。这份小册子及计算机程序比较完整，可以从制造商那里获得。 在过去十年中，计算机技术的发展改变了称重传感器的设计、制造与记录方式，例如在电阻应变计被安装后，所有的称重传感器都有一个原始的不平衡（当没有载荷作用时，也有输出信号存在）。通常零点调整电阻被应用于商业称重传感器，以便消除这种不平衡。运用计算机程序，零点不平衡
太原理工大学现代科技学院《传感器原理与应用》课程设计 设计名称应变式称重传感器设计 专业班级测控11-2 学号 71 姓名李玉堃 同组人王鑫王海平
设计日期 2015年1月 太原理工大学现代科技学院
注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订） 2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。
应变式称重传感器设计 摘要 粘贴式电阻应变计广泛应用于当今高精度测力与称重传感器的制造中。本篇文章为帮助称重传感器设计者计算出称重传感器尺寸大小，从而为获得唯一需要的输出作了充分的准备。设计者既可以运用有限元分析法经计算机程序（如果可能）来确定称重传感器所需要的尺寸，或运用本文所提供的公式来计算此尺寸。通过某些假设得出的这些计算公式，另外还有电阻应变计的特性、应力形式、材料特征以及机械加工的偏差都会导致计算结果的一定误差。在批量制造称重传感器前，应制造几个样机进行组装、测试和标定。 在某些工业中，如航天工业也许只需要一次性的称重传感器，为决定其非线性、重复性和滞后等误差，在使用前对其进行标定是十分重要的。当计算机被应用于数据处理时，非线性、零点漂移及灵敏度变化，是很容易修正的。如果称重传感器在使用时要经历强烈的温度变化和外部附加载荷的影响，我们应进行试验并测量出这些影响量所造成的误差。如果某部分结构（如接头、销子、压杆）用来测量或是被用作称重传感器时，标定和测试就尤为重要了。 称重传感器设计包括许多方面，这里对其制造生产不予讨论，例如，需要对电阻应变计安装技术知识的全面了解，一些电阻应变计制造商提供技术资料的同时，还应提供电阻应变计安装的分类等。 关键词：传感器，电阻应变式，称重
现场安装称重传感器步骤 一、 安装前准备工作 二、 传感器的安装 三、 附件1：料仓称重传感器及安装件施工注意事项 四、 附件2：称重传感器标准安装照片 北京宝利通达电子设备有限公司 2011年3月 缅甸达贡山现场
一、安装前准备工作 1、领料后将每套称重料位计元件按位号码放到仓周围（每个传感器、支撑点、称重仪表、及其外包装纸箱上均贴有相应的位号） 2、检查料仓与其他设备是否有硬连接 A、料仓上方是否有管道硬连接 B、料仓下方是否有硬连接设备 C、料仓周边是否与梁、层板等结构设施发生挤蹭 如有上述情况请立刻同负责仪表的工长联系 3、检查传感器安装位置是否能安装到结构主梁上。 如果不能请立刻同负责仪表的工长联系 4、检查在传感器安装位置上方是否有垂直加强筋存在 如没有必须在传感器安装位置上加装有垂直加强筋 5、仔细阅读传感器安装图纸 6、测量原料仓下面支架高度，根据传感器安装图纸标注传感器安装高度计算出传感器下垫贴铁高度，进行加工。 7、因为现场还有许多其他设备需要安装，为了保护传感器不受强电流、强冲击、高温等不利因素损坏，按照料仓支撑点数量制作相应的支撑腿，高度为传感器安装高度+5~10mm，待传感器安装完毕后支撑料仓，使传感器脱离开料仓，保护传感器。（详细情况见后附照片）
二、传感器的安装 1、确定传感器和辅助支撑点的位置 称重式料位计的传感器的个数及安装方式不尽相同共有三种类型，如下： 电炉部分如下图：
其他子项 特殊的镍铁精炼车间位号为：211-WIT-1002~1003 为三个支撑牛腿
2、严格按照图纸进行传感器的安装 一定领取相应位号传感器安装图纸 3、安装工程中必须注意事项 ●每个传感器、支撑点、称重仪表、及其外包装纸箱上均贴有相应的位号，请按照位号进行安装。 ●传感器是娇贵的精密设备，千万别电焊、对着传感器气割 ●如果还有电焊活，就把传感器摘了，用一节相同高度的铁柱替代。或尽早在上下勾上接地电缆，以保护传感器 ●润滑脂一定要涂抹（在传感器与安装件之间） ●安装过程中不加调整垫片 ●请仔细阅读“料仓称重传感器及安装件施工注意事项” ●请严格按照图纸安装 ●仔细阅读附件1“施工注意事项” 3、传感器安装完毕后利用调整垫片进行调整水平，使传感器处于同一水平面上。
配料仓称重传感器安装调试工法 中冶集团华冶资源公司天津工业设备安装分公司 彭廷生王文凯刘艳丽 1 前言 称重式料位计解决了雷达、超声波等对于固体物料表面不平、灰尘等造成的测量不准确的固有问题，因此在现代冶金行业的物位测控中得到了广泛的应用，逐步取代了雷达和超声波料位计。在近几年的施工中我们不断总结和改革称重料仓柱压式称重传感器的安装工艺和调试技术，建立和总结了一套新的比较容易实施的安装和调试技术，既保证了设备安装的精度，节省了大型机械设备的使用，又缩短了施工时间，取得了显著的效益。 2 工法特点 2.1称重传感器安装难度大，料仓重量比较重，有的甚至达到上百吨重。在整个料仓安装（包括内衬安装）焊接完成前，称重传感器不能进行安装。 2.2称重传感器安装过程中，利用千斤顶顶升技术，实现料仓的顶升，完成了传感器的安装。 2.3安装工艺简单，容易实施操作、安装精度高等优点。 2.4利用“模拟标定法"，调试精度高、方法简单、适用，满足了称重计量的要求。 3 适用范围 本工法适用于各种大中型配料仓柱压式称重传感器的安装调试工作。 4 工艺原理 传感器系统调试采用模拟法进行标定，利用传感器的输出信号呈线性的原理使用标准砝码测 电位器进行调整4 电路也不一样，为了分析方便，都可以简化为等效电路（4-1）
4-1 称重传感器简化等效电路图 电阻应变计工作原理以金属材料为转换元件的电阻应变计，其转换原理是基于金属电阻丝的电阻——应变效应。所谓应变效应是指金属导体（电阻丝）的电阻值随变形（伸长或缩短）而发生改变的一种物理现象。电阻应变片结构图（4-2）如下： 图4-2 电阻应变片结构图 称量斗的重力作用在传感器上，传感器弹性体受力变形，内部贴片电阻发生变化，输出电压信号，该电压信号与所受力的大小成正比，该信号较小，大约在0~30mV 以下。智能重量变送器在显示重量的同时，再将小的mV 信号放大并转化为4~20mA 标准信号，供控制系统应用。 5 施工工艺流程及操作要点 5.1施工工艺流程 称重传感器安装位置标高确定 临时支撑制作安装 称重传感器及附件安装 电气回路接线检查 料仓称重传感器系统模拟调试 系统的实物标定 资料整理 5.2施工操作要点 5.2.1料仓称重传感器底座标高确定 在料仓基础安装完成后，料仓没有就位前（如果料仓就位后四点标高测量就会有难度），首先将需要安装称重传感器4点位置标高，确定是否在一个水平面上。 5.2.2料仓临时支撑制作、安装 1. 制作临时支撑的高度要比称重传感器的实际高度高20mm ，以便称重传感器安装时操作方便。 2. 称重传感器临时支撑在料仓就位的同时进行安装，临时支撑不需要满焊，以便以后好拆除。 5.2.3柱压式称重传感器安装 弹性体 承载连接 贴片（电阻和温度） 电缆引线
称重传感器原理及常见故障解决方法 梅特勒-托利多（常州）精密仪器有限公司 冯志辉 【摘 要】称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置，其工作原理是把加到秤盘上的物体重量转换成与该重量成比例的电信号，然后将输出的电信号放大和A/D转换后由相关电路显示出称重信息。其中电阻应变式称重传感器由于其结构较简单，准确度高，适用面广，稳定性强，且能够在相对比较差的环境下使用，因此在衡器中得到了广泛地运用。本文就电阻应变式称重传感器的应用故障进行了一些探讨。 【关键词】称重传感器；放大；电阻应变；衡器 Abstract: Load cell is a device to convert a quality signal into a measurable electrical signal, its working principle is to convert a quality signal into an electrical signal proportional to the weight , then the output signal is showed after amplification and A/D conversion circuit . The resistance strain type load cell has been widely used in the scale due to its simple structure, high accuracy, wide application range, strong stability, and can be in a relatively poor environment. We will discuss the resistance strain load cell application in this paper. Key words: load cell；amplify；resistance strain；scale 1 引言 在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，这就需要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。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。电阻应变式称重传感器由于其制作工艺较为简单，加工成本较为低廉，故被企业大批量生产，在我国工业生产过程检测与控制、自动计量等领域已大量应用。 2 电阻应变式称重传感器的组件 电阻应变式称重传感器作为质量—重量转换元件，主要由三部分组成，即电阻应变片、弹性体和测量电路。 2.1 电阻应变片（传感元件） 电阻应变片也称电阻应变计，简称应变片或应变计，是由敏感栅等构成用于测量应变的元件。它能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。电阻应变片是由Φ=0.02-0.05mm的康铜丝或镍铬丝绕成栅状（或用很薄的金属箔腐蚀成栅状）夹在两层绝缘薄片中（基底）制成。用镀银铜线与应变片丝栅连接，作为电阻片引线。 电阻应变片的测量原理：金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外，还与金属丝的长度，横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。 ΔR/R=K*ε（1）其中，K为材料的灵敏系数，其物理意义是单位应变的电阻变化率，标志着该类丝材电阻应变片效应显著与否。ε为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以单位微应变，常
电控学院 传感器原理及应用课程设计 题目：电阻应变式称重报警器 院（系）：电气与控制工程学院 专业班级：自动化xxxx班 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 指导教师：王党树 201x年x月xx日
1、前言 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。 电阻应变式称重传感器，是通过把一种被测量(质量)转换成另外一种被测量(输出)来测量质量的力传感器，其工作原理是：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，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（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 2、方案设计 2.1方案比较 直接放大：将传感器输出信号直接通过放大器放大。电路设计简单，受温度影响大。 差分放大：将传感器输出信号通过差分放大电路放大。电路设计较复杂，受温度影响小，有效抑制零点漂移。 直接输出电压：易将报警电路烧毁。 电压比较器：准确调节报警电压。
称重传感器的组合方式 在电子秤中采用多个传感器时，传感器之间以及它们和称重显示器的连接方式，即称重传感器的组合使用方式。将电子秤中各传感器桥路组合起来合理使用的方法，通常有串联工作方式、全并联工作方式、串并联混合工作方式三种。 串联工作方式即各个传感器使用独立电源单独供桥，输出端串联连接的方式。设两个传感器串联工作时，它们的桥臂分别为R 1、R 2，灵敏度分别为S 1，S 2，供桥电压分别为U 1、U 2，满量程均为F 。它们的载荷灵敏度分别为F U S 11、F U S 22。为了保证正常的串联工作状态，需要满足F U S 11＝F U S 22，即=11U S 22 U S 。同理，可证明当n 个传感器串联工作时，为保证正常工作，也需满足：=11U S =22U S ……n n U S =，这就是串联工作的基本条件。 从这个公式可以看出，对于串联工作的传感器，不管各个传感器的参数如何，理论上都可以通过调整供桥电压建立起正常的工作状态。 传感器串联工作的特点如下： 1．假定对某一载荷W ，用满量程为F 、灵敏度为S 、供桥电压为U 的一个传感器来测量。则得输出()W F SU I U ? =。如果以两个传感器串联工作测量以上同一载荷，则当不考虑偏载等因素的理想情况下，可选用满量程为()F 21的传感器。假定这两个传感器的灵敏度也为S ，供桥电压也为U ，则总输出U Ⅱ为： F SU W U 212 1?=II I ==+??U F SU W F SU W 22212 1 2．当两个传感器的桥臂电阻均为R 时，串联后输出阻抗为： R R R R 2=+=II 同理，也可证明n 个传感器串联工作时有： I =nU U n nR R n = 以上U n 、R n 分别是n 个传感器串联工作后输出信号和输出阻抗。在两个式子说明，当n 个传感器串联工作时，可以比使用一个传感器得到n 倍的输出，同时输出阻抗也是一个传感器的n 倍。 这在某些情况下，尤其是配接的称重显示器分辨率比较低时，会得到较精确的称重结果。其缺点是串联相接后，在直流供电的情况下，每个传感器需要相互独立的供桥稳压电源，否则将破坏电桥电路的原有关系，增加了设备的复杂性和提高了成本。交流供电时，对称重准确度要求较高的电子秤来说，其电源变压器的次级绕组需完全相同，这在实际制作时比较困难。再者，串联后增大了传感器的输出阻抗，容易带来干扰。 全并联工作方式即将各个传感器的输入端并联，使用一个公共电源供桥，输出也以并联方式工作。 设全并联工作时两个传感器的灵敏度分别为S 1、S 2，桥臂电阻分别为R 1、R 2，供桥电
电阻应变式称重传感器的设计与计算 理查德·富兰克林[美国] 这篇文章深入分析推导出一些公式，这些公式能够计算出位于称重传感器上的某些尺寸大小，并提供所需要的输出。此篇文章还介绍了各种误差来源及设计建议。此篇文章的形成是基于对称重传感器设计者能有所帮助。 粘贴式电阻应变计广泛应用于当今高精度测力与称重传感器的制造中。本篇文章为帮助称重传感器设计者计算出称重传感器尺寸大小，从而为获得唯一需要的输出作了充分的准备。设计者既可以运用有限元分析法经计算机程序（如果可能）来确定称重传感器所需要的尺寸，或运用本文所提供的公式来计算此尺寸。应力公式选自一部非常好的书——应力与应变公式（见参考文献[1]）。除了公式汇编，本文还讨论了误差的可能来源及设计建议，有关误差来源的信息主要是基于作者的经验。文中所描述的相关称重传感器没有作专利调查，在考虑把所讨论的设计用于产品的生产或推向市场前，有必要作一下调查。 通过某些假设得出的这些计算公式，另外还有电阻应变计的特性、应力形式、材料特征以及机械加工的偏差都会导致计算结果的一定误差。在批量制造称重传感器前，应制造几个样机进行组装、测试和标定，并了解称重传感器的原理。 在某些工业中，如航天工业也许只需要一次性的称重传感器，为决定其非线性、重复性和滞后等误差，在使用前对其进行标定是十分重要的。当计算机被应用于数据处理时，非线性、零点漂移及灵敏度变化，是很容易修正的。如果称重传感器在使用时要经历强烈的温度变化和外部附加载荷的影响，我们应进行试验并测量出这些影响量所造成的误差。如果某部分结构（如接头、销子、压杆）用来测量或是被用作称重传感器时，标定和测试就尤为重要了。 称重传感器设计包括许多方面，这里对其制造生产不予讨论，例如，需要对电阻应变计安装技术知识的全面了解，一些电阻应变计制造商提供技术资料的同时，还应提供电阻应变计安装的分类等。 有关称重传感器设计的附加内容见参考文献[2]（a）和[2]（b）。这份小册子及计算机程序比较完整，可以从制造商那里获得。 在过去十年中，计算机技术的发展改变了称重传感器的设计、制造与记录方式，例如在电阻应变计被安装后，所有的称重传感器都有一个原始的不平衡（当没有载荷作用时，也有输出信号存在）。通常零点调整电阻被应用于商业称重传感器，以便消除这种不平衡。运用计算机程序，零点不平衡