电子称重传感器及信号调理电路

传感器信号调理电路传感器信号调理电路传感器信号调理电路信号调理往往是把来自传感器的模拟信号变换为用于数据采集、控制过程、执行计算显示读出和其他目的的数字信号。

模拟传感器可测量很多物理量，如温度、压力、力、流量、运动、位置、PH、光强等。

通常，传感器信号不能直接转换为数字数据，这是因为传感器输出是相当小的电压、电流或电阻变化，因此，在变换为数字数据之前必须进行调理。

调理就是放大，缓冲或定标模拟信号，使其适合于模/数转换器(ADC)的输入。

然后，ADC对模拟信号进行数字化，并把数字信号送到微控制器或其他数字器件，以便用于系统的数据处理。

此链路工作的关键是选择运放，运放要正确地接口被测的各种类型传感器。

然后，设计人员必须选择ADC。

ADC应具有处理来自输入电路信号的能力，并能产生满足数据采集系统分辨率、精度和取样率的数字输出。

传感器传感器根据所测物理量的类型可分类为：测量温度的热电偶、电阻温度检测器(RTD)、热敏电阻；测量压力或力的应变片；测量溶液酸碱值的PH电极；用于光电子测量光强的PIN光电二极管等等。

传感器可进一步分类为有源或无源。

有源传感器需要一个外部激励源(电压或电流源)，而无源传感器不用激励而产生自己本身的电压。

通常的有源传感器是RTD、热敏电阻、应变片，而热电偶和PIN二极管是无源传感器。

为了确定与传感器接口的放大器所必须具备的性能指标，设计人员必须考虑传感器如下的主要性能指标：·源阻抗——高的源阻抗大于100KΩ——低的源阻抗小于100Ω·输出信号电平——高信号电平大于500mV满标——低信号电平大于100mV满标·动态范围在传感器的激励范围产生一个可测量的输出信号。

它取决于所用传感器类型。

放大器功用放大器除提供dc信号增益外，还缓冲和定标送到ADC之前的传感器输入。

放大器有两个关键职责。

一个是根据传感器特性为传感器提供合适的接口。

另一个职责是根据所呈现的负载接口ADC。

【电子秤的电路组装与调试】步骤1 确定系统方案利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，以模拟信号的方式传送到A/D转换器。

其次，由A/D转换电路把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大，然后送A/D转换电路中。

再由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。

图2.12 系统总体框图步骤2 各单元电路搭建1．电阻应变式传感器的测量电路电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1欧姆。

所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。

桥式测量电路有四个电阻，电桥的一个对角线接入工作电压E，另一个对角线为输出电压Uo。

其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，否则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。

测量电桥如图2.13。

图2.13电阻应变式传感器的测量电路2．放大电路仪表仪器放大器的选型很多，这里介绍一种用途非常广泛的仪表放大器，就是典型的差动放大器。

它只需高精度LM358和几只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。

广泛应用于工业自动控制、仪器仪表、电气测量等数字采集的系统中。

本设计中差动放大电路结构如图2.14所示。

图2.14 放大电路3．A/D转换电路5V图2.15放大器与ICL7107的连接4．显示电路R P3图2.16 显示电路5图2.17 总装电路步骤3 电路调试1．首先在秤体自然下垂已无负载时调整1P R ，使显示器准确显示零。

2．再调整2P R ，使秤体承担满量程重量（本电路选满量程为2千克）时显示满量程值。

（调节2P R 衰减比）3．然后在秤钩下悬挂1千克的标准砝码，观察显示器是否显示1．000，如有偏差，可调整3P R 值，使之准确显示1．000。

4．重新进行2、3步骤，使之均满足要求为止。

5．最后准确测量2P R 、3P R 电阻值，并用固定精密电阻予以代替。

电子秤传感器怎样接线？
电子秤传感器怎样接线，称重传感器接线分为两种，一种四线制另一种是六线制。

四线制称重传感器总共有五根线，一组电源线、一组信号线，另外还有根屏蔽线。

电源线对应的颜色分别是红色和黑色，信号线对应的颜色分别是绿色和白色，接地线是黑粗线，如下图所示。

六线制称重传感器总共有七根线，一组电压线，一组信号线，还有一组反馈线和屏蔽线。

电源和信号线以及屏蔽线的颜色跟四线制的一样，反馈线的颜色分别为蓝色和黄色，如下图所示。

称重传感器接线盒中的接线端子，有激励正负(EXC+ EXC_)接电源线，有信号正负(SIG+SIG_)接信号线，有反馈正负(EXN+EXN_)接反馈线。

遇到六线制改四线制，激励正与反馈正短接，激励负与反馈
负短接，其余的接线不变。

称重传感器常见故障和维修方法称重传感器是一种常见的工业控制设备，用于测量物体的重量或负荷。

然而，由于长期使用或其他原因，称重传感器可能会出现故障。

本文将介绍一些常见的称重传感器故障及其维修方法。

1. 传感器失灵：传感器失灵是称重传感器最常见的故障之一。

传感器失灵可能是由于传感器元件损坏、连接线路断开或积尘等原因引起的。

维修方法包括检查传感器元件是否受损，更换受损元件，检查连接线路是否正常，清洁传感器表面的积尘。

2. 电路故障：电路故障可能导致称重传感器无法正常工作。

电路故障可能是由于电源电压不稳定、线路接触不良或电路板损坏等原因引起的。

维修方法包括检查电源电压是否稳定，重新连接线路，更换损坏的电路板。

3. 信号干扰：信号干扰是称重传感器常见的故障之一。

信号干扰可能是由于外部电磁场干扰、电源线路的干扰或其他设备的干扰引起的。

维修方法包括增加屏蔽措施，更换受干扰的线路或设备，调整传感器位置以避免干扰。

4. 环境因素：环境因素也可能导致称重传感器故障。

例如，潮湿的环境可能导致传感器元件受潮，进而影响传感器的准确性和稳定性。

维修方法包括加强防潮措施，保持传感器的干燥环境，定期清洁传感器表面。

5. 机械损坏：机械损坏是称重传感器故障的另一常见原因。

机械损坏可能是由于物体过重、碰撞或振动引起的。

维修方法包括检查传感器是否受到机械损坏，更换受损部件，增加保护措施，避免再次发生机械损坏。

6. 温度变化：温度变化也可能影响称重传感器的准确性和稳定性。

例如，温度的变化可能导致传感器元件的膨胀或收缩，进而影响传感器的测量结果。

维修方法包括使用温度补偿技术，保持传感器的稳定温度，避免温度变化对传感器的影响。

称重传感器常见故障包括传感器失灵、电路故障、信号干扰、环境因素、机械损坏和温度变化等。

对于这些故障，我们可以采取相应的维修方法，例如更换受损元件、重新连接线路、增加屏蔽措施、加强防潮措施、更换受干扰的线路或设备、检查传感器是否受到机械损坏、使用温度补偿技术等。

电子秤称重仪表及传感器附属电路维修研究电子秤称重仪表相比于机械秤具有称量快速.显示直观.不易磨损等众多优势，其应用也越来越普遍，已逐渐取代机械秤.仪器仪表世界网结合实际操作首先对电子秤称重仪表结构及其称重原理进行了阐述，然后对电子秤称重仪表及传感器附属电路维修方法进行了探讨。

电子秤称重仪表的原理及其结构电子秤称重仪表原理是重物加载到秤体上后，由称重传感器将重量信号转变为成比例的电信号输出，然后称重仪表将传感器输出的模拟信号经放大.滤波.A/D 转换.数字处理后在显示屏上显示.电子秤称重仪表可以分为四个部分，如图1 所示.一是称重传感器部分，主要功能是将加到称台上的重量信号转变为成比例的电信号输出;二是显示仪表部分，主要功能将传感器输出的模拟信号经放大.滤波.A/D 转换.数字处理后在显示屏上显示;三是秤体部分，主要功能是承重，机械结构上还可分为秤台.位移限位.卸荷锣栓;电气上有接线盒.信号电缆等;四是外部设备部分，是指连接在显示仪表的信号输出端口，接收仪表输出信号的设备;常见的外部设备有打印机.大屏幕显示器.计算机管理系统;另外还有模拟量输出.光纤输出.固态继电器输出等.电子秤电子称重仪表根据信号源的种类可分为两大类，即模拟称重仪表与数字称重仪表.模拟称重仪表是接收的是模拟信号，秤体使用的是模拟传感器，是将加到秤台上的重量通过弹性体的变形引起电阻应变计的阻值变化转变为成比例的电信号输出;数字称重仪表是现代电子技术.微处理技术.数字补偿技术与传统的应变式称重传感器相结合的仪表，可以根据提供和数字传感器对应的通讯接口和协议，通过计算机计算出重量并进行显示.存储.打印.传输.电子秤称重仪表及传感器附属电路维修方法电子秤称重仪表的故障现象多种多样，而引发故障的因素也很多.且相同的故障现象常常是不同的原因，因为要排除故障，首先因设法找到并确认发生故障的位置，而查找故障主要是根据故障时总结的故障现象和系统结构组件.元器件.接插件.零部件的作用，结合平时处理故障时总结出的故障类型，来检查分析引发故障的所有因素，然后借助万用表，信号源工具仪表，通过多种方式，逐一检查可疑部位，最终确定故障的发生部位.外部环境造成的故障外部环境的变化会造成电子秤的称重关照主要有供电电源的变化.振动.风力.雷电等导致电子秤工作不稳定.因此，电子秤应尽量避免在大风.雷雨天气开机，同时应做好电子秤的避雷措施及接地保护.对于振动可采取加减震措施如缓冲装置.隔离沟等方法来减小其影响.供电电源不纯净可以采用为电子秤单独接线或加装参数稳压器的方法.秤体方面机械故障秤体方面的机械故障主要有秤体受力变形.秤体被异物顶住.限位装置故障以及称重传感器支撑头故障等.电子秤在长期的使用中频繁的上下物料，不断的有物料散落，机械部件长期受力.磨损，很容易造成机械部件的损坏，电子秤机械部件故障一般能用眼睛直接观察到，或者通过秤体晃动是否灵活判断，除去故障.。

称重模块种类一、电子称重模块电子称重模块是一种利用电子技术进行重量测量的装置。

它由称重传感器、模拟信号处理电路和数字信号处理电路组成。

称重传感器是电子称重模块的核心部件，它通过测量物体对其施加的压力或应变来确定物体的重量。

模拟信号处理电路负责将称重传感器输出的模拟信号进行放大、滤波和线性化处理，以便提供给数字信号处理电路进行数字化处理。

数字信号处理电路负责将模拟信号转换为数字信号，并进行数值计算和数据处理，最终输出物体的重量信息。

电子称重模块具有测量精度高、反应速度快、使用方便等特点。

它广泛应用于工业生产、商业贸易、医疗健康等领域。

在工业生产中，电子称重模块常用于物料称重、货物配送、生产工艺控制等环节。

在商业贸易中，电子称重模块常用于超市、菜市场、快递物流等场所，用于商品售卖、计价结算、重量统计等功能。

在医疗健康领域，电子称重模块常用于医院、家庭等场所，用于测量人体重量、婴儿体重等。

二、压力传感器称重模块压力传感器称重模块是一种利用压力传感器进行重量测量的装置。

压力传感器称重模块的工作原理是通过测量物体对其施加的压力来确定物体的重量。

压力传感器通常采用应变式或电容式传感原理，将物体的压力转换为电信号。

压力传感器称重模块通常包括压力传感器、信号调理电路和显示控制电路等组成部分。

压力传感器称重模块具有结构简单、成本低、使用方便等特点。

它广泛应用于家用电子秤、汽车载重传感、工业制造等领域。

在家用电子秤中，压力传感器称重模块常用于测量人体重量、厨房食材重量等。

在汽车载重传感中，压力传感器称重模块常用于测量车辆货物的重量，以便进行载重控制和安全监测。

在工业制造中，压力传感器称重模块常用于物料称重、机器设备负荷监测等。

三、弹簧称重模块弹簧称重模块是一种利用弹簧的变形来测量物体重量的装置。

弹簧称重模块通常由弹簧、机械结构和传感器组成。

当物体放置在弹簧称重模块上时，物体的重力会使弹簧发生变形，通过测量弹簧的变形量来确定物体的重量。

基于单片机的智能电子秤设计在现代社会，电子秤作为一种重要的测量工具，广泛应用于商业、工业、农业以及日常生活等各个领域。

随着科技的不断发展，人们对电子秤的功能和性能提出了更高的要求，智能电子秤应运而生。

智能电子秤不仅能够准确测量物体的重量，还具备了数据处理、存储、传输以及智能化控制等功能，为人们的生产和生活带来了极大的便利。

本文将介绍一种基于单片机的智能电子秤设计方案。

一、系统总体设计本智能电子秤系统主要由称重传感器、信号调理电路、单片机、显示模块、键盘模块以及通信模块等部分组成。

称重传感器负责将物体的重量转换为电信号，信号调理电路对传感器输出的微弱信号进行放大、滤波等处理，以提高信号的质量。

单片机作为系统的核心，负责对处理后的信号进行采集、计算和处理，并控制其他模块的工作。

显示模块用于实时显示物体的重量和相关信息，键盘模块用于输入操作指令，通信模块则用于将测量数据传输到上位机或其他设备。

二、硬件设计1、称重传感器称重传感器是电子秤的关键部件，其性能直接影响测量精度。

本设计选用电阻应变式称重传感器，该传感器具有精度高、稳定性好、结构简单等优点。

电阻应变式称重传感器的工作原理是基于电阻应变效应，当传感器受到外力作用时，其弹性体发生变形，从而导致粘贴在弹性体上的电阻应变片的电阻值发生变化。

通过测量电阻应变片电阻值的变化，即可得到外力的大小。

2、信号调理电路由于称重传感器输出的信号非常微弱，通常只有几毫伏到几十毫伏，且含有大量的噪声和干扰，因此需要经过信号调理电路进行放大、滤波等处理。

信号调理电路主要由放大器、滤波器和基准电源等组成。

放大器采用高精度仪表放大器，能够将传感器输出的微弱信号放大到适合单片机处理的范围。

滤波器采用低通滤波器，用于滤除信号中的高频噪声和干扰。

基准电源为整个电路提供稳定的参考电压，以保证测量精度。

3、单片机单片机是整个系统的控制核心，本设计选用 STM32F103 系列单片机。

STM32F103 系列单片机具有高性能、低功耗、丰富的外设资源等优点，能够满足智能电子秤的设计要求。

目录目录-----------------------------------------------------------------------------1 摘要-----------------------------------------------------------------------------2一、方案设计-----------------------------------------------------------------------31.1.选择的传感器类型------------------------------------------------------------3 1.2.对传感器的分析---------------------------------------------------------------41.3.系统方案------------------------------------------------------------------------6二、理论分析-----------------------------------------------------------------------62.1.应变片的电阻应变效应------------------------------------------------------6 2.2.应变灵敏度---------------------------------------------------------------------72.3.测量电路------------------------------------------------------------------------8三、电路设计：电路原理图及各部分分析-----------------------------------103.1.应变片全桥电路分析---------------------------------------------------------103.2. 差动放大器器电路分析-----------------------------------------------------10四、实验-----------------------------------------------------------------------------114.1.实验目的------------------------------------------------------------------------114.2.实验步骤------------------------------------------------------------------------11五、数据分析-----------------------------------------------------------------------18六、误差分析------------------------------------------------------------------------19七、总结------------------------------------------------------------------------------20 参考文献-----------------------------------------------------------------------------21摘要本设计采用检测实验室的CSY-3000型传感器与检测技术实验台设计并制作了一台简易电子秤。

简易电子秤的设计一、简易智能电子秤系统结构与原理称重传感器：当被称物体放置在秤盘上时，压力传感器产生力电效应，将物体的压力转换成与被称物体压力成一定函数关系的电信号。

信号处理电路：该电信号先通过前端信号处理电路进行初步处理，以增强信号的稳定性和准确性。

AD转换器：经过信号处理的模拟电信号需要通过AD转换器（如H711芯片）将其转换成数字信号，以便于微控制器进行处理。

H711是一款专为高精度电子秤设计的24位AD转换器芯片，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。

微控制器（MCU）：数字信号送入微控制器后，MCU通过扫描键盘和各种功能开关，根据输入内容和开关状态进行判断、分析和控制，完成各种运算和显示功能。

显示模块：微控制器将计算结果输出到显示模块，如数码管或液晶显示屏，以显示被称物体的重量、价格等信息。

通过以上结构与原理，简易智能电子秤能够实现物体的准确称重，并通过微控制器的处理和控制，提供更多的智能化功能。

二、硬件设计在简易电子秤的设计中，硬件部分是实现秤重功能的基础。

本节将详细介绍电子秤的硬件设计，包括传感器选择、信号处理电路、显示模块和电源管理。

传感器是电子秤的核心部件，负责将物体的重量转换为电信号。

在本设计中，我们选用应变式称重传感器。

这种传感器基于金属电阻应变片的原理，当物体施加压力时，应变片会产生电阻变化，通过惠斯通电桥转换为电压信号输出。

这种传感器具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强等特点。

传感器输出的电压信号非常微弱，需要通过信号处理电路进行放大、滤波和线性化处理。

信号处理电路主要包括放大器、滤波器和AD转换器。

放大器：使用运算放大器对传感器信号进行放大，以满足后续电路的处理需求。

显示模块用于直观地显示秤重结果。

本设计采用LCD显示屏，可以清晰地显示数字和字符。

微处理器将处理后的重量数据发送给LCD 显示屏进行显示。

电源管理是确保电子秤稳定运行的关键。

本设计采用内置电池供电，通过电源管理模块进行电压稳定和电池电量监测。

电子称重传感器及信号调理电路燕山大学课程设计说明书题目：精密四应变片称重传感器信号调理电路设计学院（系）：电气工程学院年级专业： XX学号： XX学生姓名： XX指导教师： XX教师职称： XX燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：基层教学单位：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。

月日燕山大学课程设计评审意见表目录第1章摘要 (1)第2章引言 (2)第3章基本原理 (3)第4章参数设计及运算 (5)4.1 结构设计 (5)4.2 电容设计与计算 (8)4.3 其他参数的计算 (10)4.4 测量电路的设计 (12)第5章误差分析 (14)第6章结论 (16)心得体会……………………………………………… (17)参考文献 (18)第1章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。

第2章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。

第3章电路结构设计3.1 信号处理电路的要求分析测量电阻有两种简单的方法：一种是在电阻上通过恒定电流，并测量电阻两端的电压，这需要精密电流源和精密电压表。