基于电子应变式传感器电子称的制作

基于单片机的实用电子秤设计一、硬件设计1、传感器选择电子秤的核心部件之一是称重传感器。

常见的称重传感器有电阻应变式、电容式等。

在本设计中，我们选用电阻应变式传感器，其原理是当物体的重量作用在传感器上时，传感器内部的电阻应变片会发生形变，从而导致电阻值的变化。

通过测量电阻值的变化，就可以计算出物体的重量。

2、信号放大与调理传感器输出的信号通常比较微弱，需要经过放大和调理才能被单片机处理。

我们使用高精度的仪表放大器对传感器输出的信号进行放大，并通过滤波电路去除噪声干扰，以提高测量的准确性。

3、单片机选型单片机是整个电子秤系统的控制核心。

考虑到性能、成本和开发难度等因素，我们选用 STM32 系列单片机。

STM32 系列单片机具有丰富的外设资源、较高的运算速度和良好的稳定性，能够满足电子秤的设计需求。

4、显示模块为了直观地显示测量结果，我们选用液晶显示屏（LCD）作为显示模块。

LCD 显示屏具有功耗低、显示清晰、视角广等优点。

通过单片机的控制，可以在 LCD 显示屏上实时显示物体的重量、单位等信息。

5、按键模块为了实现电子秤的功能设置，如单位切换、去皮、清零等，我们设计了按键模块。

按键模块通过与单片机的连接，将用户的操作指令传递给单片机进行处理。

6、电源模块电源模块为整个电子秤系统提供稳定的电源。

我们使用线性稳压器将输入的电源电压转换为适合各个模块工作的电压，以确保系统的正常运行。

二、软件算法1、重量计算算法根据传感器的特性和放大调理电路的参数，我们可以建立重量与传感器输出信号之间的数学模型。

通过对传感器输出信号的采集和处理，利用数学模型计算出物体的实际重量。

2、滤波算法为了消除测量过程中的噪声干扰，提高测量的稳定性和准确性，我们采用数字滤波算法对采集到的信号进行处理。

常见的数字滤波算法有中值滤波、均值滤波等。

在本设计中，我们选用中值滤波算法，其原理是对连续采集的若干个数据进行排序，取中间值作为滤波后的结果。

摘要电阻应变式传感器是根据应变原理，通过应变片和弹性元件将机械构件的应变或应力转换为电阻的微小变化再进行电量测量的装置。

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。

应变式传感器具有以下优点：（1）测量范围宽、精度高，如测量力可达10-1～106N、0.05% F.S，测量压力可达10～1011Pa、0.1% F.S，测量应变可达με～kμε级；（2）动态响应好，一般电阻应变片响应时间为10-7s，半导体式应变片响应时间达10-11s；（3）结构简单，使用方便，体积小，重量轻；品种多，价格低，耐恶劣环境，易于集成化和智能化。

电阻应变片传感器通过调节放大器的放大倍数，并采用A/D转换器，通过A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路，最后由显示电路显示数据。

这种电子秤具有精确度高，操作简单，性能稳定，价格低廉，成本低，制作简单等优点。

关键字：电子秤、电子应变片、A/D转换器，显示电路LED。

目录摘要 (I)目录 (II)前言 (1)第1 章绪论 (2)1.1 课题意义 (2)1.2课题方案 (2)第2章测量电路 (3)2.1 应变式传感器的工作原理 (3)2.2 电阻应变片的特性 (4)2.2.1 电阻应变片 (4)2.2.2 横向效应 (5)2.2.3 应变片的温度误差及补偿 (6)2.3电阻应变式传感器的测量电路 (8)2.3.1 直流电桥 (8)2.3.2 交流电桥 (11)第3章应变传感器的应用 (13)3.1 柱(筒)式力传感器 (13)3.2 膜片式压力传感器 (13)第4章差动放大电路 (15)4.1仪表仪器放大器的选择 (15)4.2 差动放大电路图： (16)4.3 A/D转换 (16)4.4 A/D转换器的选择 (17)4.5 电压表部分电路图应用 (17)第5章用电阻片构成的电子秤 (19)总结 (21)参考文献 (22)前言本文简述的是由电阻应变片式传感器组成的电子秤。

基于电阻应变片的电子秤设计
电子秤是一种利用电子技术实现物体称量的仪器。

相较传统机械秤，电子秤无需使用弹簧或滑杆等机械结构来实现称量，具有高精度、稳定性好等优点。

基于电阻应变片的电子秤，作为目前应用较广泛的一种设计方式，其工作原理和基本构造如下。

电阻应变片是一种感应式传感器，通过受力变形产生电阻值变化来实现测量，其主要结构由平面纤维构成，大小约为一个指甲盖大小。

电阻应变片的工作原理是将物体施加在受力面上，在外力作用下，纤维片变形，并且导线上的电阻值发生了变化，这样就可以用电阻值的变化来推算物体的质量。

在电子秤的设计中，电阻应变片通常被安装在秤盘底部中心，用以承受物体的重力，而其所在位置成为受力点。

当物体放在秤盘上时，电阻应变片会受到物体的压力，其引发的应变导致电阻变化，通过电桥测量技术，将电阻变化转换为电压去进行秤盘重量的比较，最终达到分析并输出物体质量数字。

在实际设计中，需要注意几个关键的问题。

第一点，需要选择合适的电阻应变片，该电阻应变片应能够满足需要量程的范围，保证其灵敏度要求和精度。

第二点，需要合理的焊接和接线设计，电阻应变片是一件灵敏而微小的仪器，如未能按规定方式予以安装，其对称性可能会受到影响，从而影响测量结果。

第三点，需要注意电路板系统的正确设计，为了保证电子秤的历时使用，整个电路系统应有良好的保护装置，防止其受到潮湿或静电干扰。

基于上述工作原理和设计方针，我们可以制作出精度高、功能多样的电子秤。

在实际应用场景中，电子秤已经广泛应用于民用和工业领域。

从市场上的电子厂家发布的各类产品来看，电子秤产品的种类也非常丰富，不同实用领域和用户的要求，确保了其有着广泛和稳定的发展前景。

山东轻工业学院课程设计任务书学院电子信息与控制工程学院专业测控技术与仪器专业姓名臧少刚班级测控08-1 学号200802051020题目基于应变式传感器的电子称设计一、主要内容基于应变式传感器的电子称具有测量范围广、精度高、误差小和线性特性好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力和重力测试中有非常广泛的应用，因此，完全可以用来测量实验室小件物体的重量。

该电子称量程为0-1kg，原理基于应变式传感器，在外力作用下发生弹性形变，通过数显将力的大小显示出来。

二、任务要求1.电子称量程为0-1kg，原理和结构基于应变式传感器；2.自行设计应变式传感器的桥式电路和电子称显示模块；3.对设计好的电子称进行各种精度（非线性误差、灵敏度等）的测试；4.用protel绘制电路原理图，进行相关计算和精度分析；5.用protel绘制PCB布线图，并附加相关图表，6.给出完整的设计报告，写出课程设计心得体会；7.连接实物，将理论转化为实践（有剩余时间再做）。

三、参考资料1. 程德福，王君.传感器原理及应用.北京：机械工业出版社，20082. 邱关源.电路.北京：高等教育出版，20083. 童诗白.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社，20084. 阎石.数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，20095. 英联科技.YL系列传感器与测控技术综合试验台实验指南，2010完成期限：自2010 年12 月26 日至2010 年12 月30 日指导教师：孙凯/孙涛教研室主任：孙涛目录1.概述 (3)2.设计内容及总体方案 (4)3.单元模块的具体设计之测量电路模块 (4)3.1测量电路模块 (4)3.1.1电阻应变式传感器的原理及应用 (4)3.1.2 电阻应变式传感器的测量电路 (5)4. 差动放大模块 (6)4.1差动放大电路 (6)4.2所用芯片LM324 (7)5. A/D转换模块 (7)5.1 ICL7107简介 (8)5.2 A/D转换原理图 (9)5.3 ICL7107芯片的正常与否测试 (9)6. 数码显示模块 (11)6.1 直插式七段显示译码管简介 (11)7.参考资料 (12)8.课程设计心得体会 (12)附图1 完整电路原理图 (14)附图2 PCB布线图顶层 (15)附图3 PCB布线图底层 (16)基于应变式传感器的电子称设计1.概述社会不断发展，技术不断提高，家电设备日新月异，但初高中实验室的设备却依然是那样陈旧，最明显的当是称重设备，依然是天平，天平构造和制作简单，但读数容易出现误差，且容易损坏和老化，调节平衡时过于麻烦，浪费时间，而数显电子称则很好地避免了这些不足，放上物体即可读数，准确而快速，方便实用，易于携带，不受场所制约。

基于电子应变式传感器电子称的制作电子称是一个广泛被应用于各种领域的重要设备，它能够准确测量物体的质量，并且在工厂、实验室和物流等场合得到了广泛的应用。

电子称的制作可以采用不同的技术，而其中基于电子应变式传感器电子称就是一种非常流行的方法。

本文将介绍这种电子称的制作过程以及其应用。

首先，必须要先了解一下电子应变式传感器。

它是一种测量应力（strain）的设备，应力是物体在外力作用下的形变程度。

电子应变式传感器利用应变片（strain gauge）来测量应力，应变片是一种薄膜电阻器，它随着应力的变化而变化。

当有物体施加在应变片上时，应变片的电阻值也会随之变化，这样就可以通过检测电阻值的变化来计算物体的应力。

电子应变式传感器的优点是精度高、测量范围广、可靠性高等，因此在各种场合得到了广泛应用。

要制作基于电子应变式传感器的电子称，需要以下材料和设备：1. 应变片（strain gauge）：用于检测物体施加的应力。

2. 操作放大器（operational amplifier）：用于放大应变片的信号。

3. A/D转换器（analog-to-digital converter）：用于将模拟信号转换为数字信号。

4. 微控制器（microcontroller）：用于输入和处理数字信号。

5. 电子秤外壳、负载皿和其他机械部件。

6. 电源。

制作基于电子应变式传感器的电子称的具体步骤如下：1. 制备应变片：应变片是用于检测物体施加的应力的部件，它需要按照需求的规格进行制备。

一般来说，应变片是由一块金属片和薄膜电阻器组成的。

应变片制备好后需要将其固定在电子秤的负载皿上。

2. 连接电子元器件：将应变片连接到操作放大器，再将操作放大器连接到A/D转换器和微控制器。

通过这些电子元器件的连接，可以将应变片检测到的应力转化为数字信号，然后进行处理。

3. 校准：在使用电子称前，必须对其进行校准。

校准的目的是调整电子元件的参数，使得电子称能够准确地测量相应的质量值。

基于应变片的电子秤设计摘要电子秤从原理上完全摒弃了机械城利用杠杆原理的称重方式，是一种结合了多种信息处理技术的现代新型称重仪器。

电子称称量准确、快捷方便，操作简单，而且可自动计价，显示界面简单明了，已经普遍应用到日常生活中，深受人们欢迎。

本篇论文主要从硬件和软件两部分的分别进行阐述和设计。

称重传感器采集被测物体所施加的压力并转换成电信号，HX711芯片内部的放大电路和A/D转换电路把信号送到核心控制部件STC89C52单片机进行处理，再送入1602型LCD显示，用户可通过4×4矩阵键盘直接对系统输入指令，以上组成系统的硬件设计部分。

软件设计部分则根据系统所要实现的功能用C51语言进行编程，C51语言的语言结构清晰，具有极强的表达能力，可满足系统设计需要。

本系统设计要求最大称重量程为3Kg,允许误差5g，并有自动计价、超重报警功能。

最终设计出的成品最大量程5Kg，测量精度可达3g，精度高且操作简单。

关键词称重传感器；单片机;HX711芯片;LCD;矩阵键盘Design of Electronic Scale Based on Resistance Strain Gauge SensorAbstractElectronic scales completely abandon the principle of mechanical city from the principle of weighing mode, is a combination of a variety of information processing technology of modern new type of weighing instruments. Electronic scales weighing accurate, fast, easy to operate, and can be automatically priced, simple interface and clear display, has been widely applied to daily life, welcomed by the people.This paper mainly from the hardware design and software design two most elaborate. Weighing sensor collection object to be measured pressure and converted into electrical signals, HX711 chip internal amplifier and A / D converter circuit sends signals to the control section STC89C52 core microcontroller for processing, and then into 1602LCD display, the user can be 4 ×4 matrix keyboard directly to the input command system, consisting of more than hardware design of the system. Software design according to the system functions to be achieved with the C51 programminglanguage, clear language structure C51 language, with strong communication skills, to meet the system design requirements. The design requirements for the maximum weighing range 3Kg, tolerance ±5g, and automatic valuation, overweight alarm function. The final design of the finished maximum range 5Kg, the measurement accuracy of up to 3g, high precision and simple operation.Key WordsThe weighing sensor；MCU；HX711 chip；LCD；Matrix keyboard第一章绪论1. 背景介绍称重作为多数货品交易中一种必要的度量手段，自古以来一直被人们所重视，称重技术的一个重要参数就是质量。

电阻应变式力传感器制作的数显电子称电阻应变式力传感器是一种测量力的非常重要的工具，它利用电阻应变的原理，将受力变形转换为电阻变化，通过对电阻变化的测量来计算受力的大小。

而数显电子称则是一种能够直接显示物品重量的电子称，它的使用非常方便。

下面将从制作电阻应变式力传感器入手，介绍如何制作一款能够测量物品重量的数显电子称。

第一步：电阻应变片的制作首先要制作的是电阻应变片，这是电阻应变式力传感器的核心部件之一。

它是一张薄膜，通常由金属材料制成。

制作过程中需要用到很多专业的工具和材料，首先要选购一块合适的电阻应变片材料。

电阻应变片材料的选择主要有两种，一种是常见的铜镍合金材料，另一种是具有更高灵敏度的铝材料。

这里我们使用铜镍合金材料，因为价格较为实惠，同时也适用于制作数显电子称。

在制作过程中，需要将电阻应变片的表面进行化学处理，以获得更好的粘附性。

一般使用三氯化铁等化学药品进行处理，并在处理后进行清洗和干燥，以便后续的工作。

接下来，需要在电阻应变片的两侧各镀上一层铬金属，这样可以提高电极的稳定性和导电性。

镀铬的方法有很多，可以采用物理沉积或化学沉积等方法。

在完成铬层的镀覆后，还需要在铬层上镀一层非常薄的金属作为实际的电极材料。

铬层和金属层之间的接触也非常重要，需要采用高压处理的方法，以获得极好的接触效果。

第二步：力传感器模型设计完成了电阻应变片的制作后，可以进入力传感器模型的设计过程。

力传感器模型的设计需要考虑到传感器的结构形式、测量范围和灵敏度等方面。

在力传感器的结构设计中，需要考虑到力传感器的受力方式，一般采用直接受力或者杠杆受力的方式。

同时要考虑到传感器的结构强度和可靠性，以保证传感器在测量中不会出现断裂或失效的情况。

在测量范围和灵敏度设计方面，需要考虑到不同物品的重量范围和测量需求，进行最优化的设计。

第三步：电路设计和布局完成了力传感器模型的设计后，可以进入电路设计和布局阶段。

电路设计主要包括信号放大和滤波等工作。

电子秤电路设计与制作实验报告姓名：学号：指导老师：通信与信息工程学院电子秤电路设计指导书一、实验目的：本实验要求学生设计并制作一个电子秤电路，要求能测量重量在0～200g 间的物体，输出为电压信号，通过调节电路使电压值为对应的重量值，电压量纲mv改为重量纲g即成为一台原始电子秤。

二、基本原理：基本思路总体设计思路如图1所示，所测重量经过转换元件转换为电阻变化，再经过测量电路转化为电压变化，经过放大电路放大调节后输出显示得到所需信号。

图1 基本设计思路电阻应变式传感器本设计主要通过电阻应变式传感器实现。

电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻的变化，实现电测非电量的传感器。

传感器由在不同的弹性敏感元件上粘贴电阻应变片构成，当被测物理量作用在弹性敏感元件上时，弹性敏感元件产生变形，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再将变形转换为电阻值的变化。

应变式电阻传感器是目前在测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数中应用最广泛的传感器之一。

1、弹性敏感元件物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。

具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。

弹性敏感元件是指元件在感受到力、压力、力矩、振动等被测参量时，能将其转换成应变量或位移量，弹性敏感元件可以把被测参数由一种物理状态转换为另一种所需要的物理状态。

2、电阻应变片对于一段长为L，截面积为S，电阻率为ρ的导体，未受力时电阻为 R = ρ，在外力的作用下，电阻丝将会被拉伸或压缩，导体的长度L、截面积S以及电阻率ρ等均将发生变化，从而导致其电阻值发生变化，这种现象称为“电阻应变效应”。

利用金属或半导体材料电阻丝的应变电阻效应，可以制成测量试件表面应变的敏感元件。

为在较小的尺寸范围内感受应变，并产生较大的电阻变化，通常把应变丝制成栅状的应变敏感元件，即电阻应变片，通常由敏感栅、基底、盖片、引线和黏结剂等组成。

《传感器原理及应用》基于压力传感器的电子秤
设计实验报告
1.实验功能要求
压力传感器把压力信号转换为电信号，经放大器处理，通过HX711在数码管显示压力数据在数码管。

2.实验所用传感器原理
原理：
上下表面各有一个应变片，每个应变片内有两个压力电阻，四个电阻组成全桥式电路（提高测量精度）。

将应变片粘贴到受力的力敏型弹性元件上，当弹性元件受力产生变形时，应变片产生相应的应变，转化成电阻变化。

如右图所示电桥电路，力引起的电阻变化将转换为测量电路的电压变化，通过测量输出电压的数值，再通过换算即可得到所测量物体的重量。

3.实验电路
4.实验过程
将电子秤大致能划分为三大部分，数据采集模块、控制器模块和人机交互界面模块。

其中数据采集模块由压力传感器、信号的前级处理和A/D 转换部分组成。

转换后的数字信号送给控制器处理，由控制器完成对该数字量的处理，驱动显示模块完成人机间的信息交换。

此外添加了一个过载、欠量报警提示的特殊功能。

5.
6.如图2-1（上图为本系统的设计图）
为了方便程序调试和提高可靠性，程序设计采用自上而下、模块化、结构化的程序设计方法，把总的编程过程逐步细分，分解成一个个功能模块，每个功能模块相互独立，每个模块都能完成一个明确的任务，实现某
个具体的功能。

本设计按任务模块划分的程序主要有初始化程序、主程序，A/D转换子程序、显示子程序、键盘处理子程序。

学院毕业设计简易电子秤的设计专业电气自动化技术学生姓名班级学号指导教师完成日期 2０10.12.3０明达职业技术学院毕业设计(论文）任务书机电工程系电气自动化专业班级姓名学号目录摘要.．.．..．..........．.....．...．........．......．.．..．........．．．1第一章绪论．......．........．...．...．．.．......．.........．．．...．........．．１1.1控制对象的介绍..．..．．.．.......．.....．..．...．..．...．...．． (1)１.２ＰLＣ的简介....．....．.．.．..．..．...．．．．..．．.....．．..．..．．...．． (2)第二章总体设计．..．...．...．.．．．..．..．.．..．．..．........．．..．..．.....．..．４2．1 控制要求....．.．..．．...．........．．．.....．..．.．．．．..．....．..．.....．４2.2 顺序功能图．........．..........．..........．......．．....．.......．..4第三章大小球分离机的PＬＣ控制的硬件组成...........．．．.....．.....．.６3．1 大小球分离机的原理图....．..．．........．..．．．．..．.．..．.. (6)3.2 大小球分离机的外部接线图.........．．......．....．....．....．...．.６3.3 输入/输出元件的地址分配.....．.．..．.．...．..．.．．．．.．.....．....．．７第四章大小球分离机的ＰLＣ控制的软件组成．.．．．.................． (8)4.1梯形图的设计．..．.....．．......．......．...........．．.....．．....．..．8４．2 程序分析.．..．.........．.．．.....．....．...．.．．.．．..．.．.．..．. (9)小结．．.......．.．.....．..．..．.....．．...．......．..........．..．...．.．．......１2参考文献..．....... ...．..．.........．.．....．..．......．...．...．....．..．1２致谢......．．．.....．.．．....．.............．.．．.．.．..．..．．．......．.．..13大小球分离机的自动控制系统的设计作者:[摘要] 随着经济不断发展,人们的生活水平不断提高，将ＰLＣ应用到分离机的电气控制系统,可实现分离机的自动化控制，降低系统的运行费用。