CU系列称重传感器放大电路设计说明

摘要利用所学的应变片和电桥的相关知识，组成称重传感器的电路，运用多级放大电路显示输出，差动放大电路减小误差和漂移，使输出电压与实际重量数值相等，完成传感器的设计制作。

关键词应变片悬臂梁电桥运算放大器差动放大引言随着技术的进步,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。

正文一、课程设计目的：1、掌握电桥电路的应用；2、测试重量与双孔应变传感器产生的电压关系；3、熟悉传感器设计的步骤。

将课堂学到的理论知识应用于实践。

二、设计原理：1、称重传感器设计原理本课程设计选用的是标准商用双孔悬臂梁式称重传感器，四个特性相同的应变片贴在如图（1）所示位置，弹性体的结构决定了R1 和R3、R2 和R4 的受力方向分别相同，因此将它们串接就形成差动电桥。

当弹性体受力时，根据电桥的加减特性其输出电压为：=4（图1）设计双孔悬臂梁称重传感器应用到的原理：(1)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，这种材料的泊松系数是。

当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R： R=L/S（）（1-1）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L，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少r。

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。

对式（1-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。

称重传感器的接线和安装问题讲解一、概述称重传感器作为一种重要的测量设备，在工业生产中有着广泛的应用。

其接线和安装问题直接影响着称重设备的测量精度和稳定性。

正确的接线和安装方法对于保证称重设备的正常运行至关重要。

二、称重传感器的分类称重传感器按照其测量原理和结构形式可以分为电阻应变式称重传感器、电容式称重传感器、压阻式称重传感器等。

在接线和安装过程中，各种类型的称重传感器都有一定的差异。

1. 电阻应变式称重传感器：该种传感器通过应变片产生的电阻变化来完成测量。

在接线时，需注意应变片接线的顺序和方式，避免因为错误的接线而影响测量的准确性。

2. 电容式称重传感器：电容式称重传感器利用电容的变化来完成测量。

在安装时，需要保证传感器与被测物体之间的安装固定稳定，以免由于震动或者移位导致读数的偏差。

3. 压阻式称重传感器：该种传感器利用压阻效应完成测量。

在接线时，需要注意对电阻器的接线方式，并确保电路的稳定性和可靠性。

三、称重传感器的接线方法正确的接线方法是保证称重传感器测量准确性和稳定性的重要保障。

根据不同类型的称重传感器，其接线方法也有所不同。

1. 电阻应变式称重传感器的接线方法：（1）首先将应变片的电阻片和补偿电阻连接至电桥电路中，确保连接的稳定性；（2）然后将电桥电路的输出端接入放大电路，将信号放大至合适的范围；（3）最后将放大后的信号接入数据采集设备进行测量和记录。

2. 电容式称重传感器的接线方法：（1）首先将电容传感器的电极接入电容测量电路中；（2）接着将电容测量电路的输出端接入放大电路，将信号放大至合适的范围；（3）最后将放大后的信号接入数据采集设备进行测量和记录。

3. 压阻式称重传感器的接线方法：（1）将压阻传感器的阻值接入电压分压电路中以完成信号的变换；（2）接着将电压分压电路的输出端接入放大电路，将信号放大至合适的范围；（3）最后将放大后的信号接入数据采集设备进行测量和记录。

四、称重传感器的安装注意事项称重传感器的安装是保证其正常工作的关键步骤，正确的安装方法可以有效减小误差并提高测量精度。

CU系列称重传感器放大电路设计一．课程设计摘要CU系列称重传感器应用了电桥电路、放大电路、平移电路和A/D转换器，具有较高的灵敏度和应用性。

本文对这种传感器的部分电路进行研究演示出仿真图。

称重传感器是压力测量传感器，它常用于静态测量和动态测量，压缩形式，具有较好的精度。

它的机械部分是由一整块的金属部分组成，所以这个基本的测量元件和它的外壳部分没有焊接过程，从而使尺寸更小，并且加强了保护等级，这种点部测量的结构，具有8个压力测量，减少因负载的不完善的应用带来的误差。

正文中首先简单描述称重传感器工作原理，且附以系统硬件设计框图，并介绍了各部分的功能及工作过程, 并具体描述了软件调试。

其次阐述了程序的流程和实现过程。

关键词：电桥三运放放大器平移电路二．设计题目及技术指标：CU系列称重传感器如右图所示，常用于压缩形式应用中静态测量和动态测量。

现该传感器需要外配放大器，将其输出的电压信号转换成AD转换器所需要的电压，AD转换器的满范围输入电压为0.5~3V。

CU系列称重传感器的技术指标如下：标准输出电阻425欧姆；标准电源电压 6V。

1、平移电路设计平移电路的公式为：运算放大器的传递函数是一条直线方程： y=±mx ±b其电路结构取决于m 和b 的符号，不同的m 和b 的符号，可以形成4个方程，因此可以由4种不同结构的运放电路实现。

V OUT =mV IN +b V OUT =mV IN －b V OUT =－mV IN +b V OUT =－mV IN －b对于每个方程，若要解出m 和b ，需要两个数据点,就是两组V IN 和V OUT, 就可以联立求解上述方程。

所选可能:V OUT =mV IN +b这种情况的电路如图2所示。

电路中的两个0.01µF 的电容是去耦电容，因为参考电压来自电源，通常参考电压是要放大的。

由图，使用叠加原理和如下方程：对比方程 V OUT =mV IN +b ，可以得到下图： 再根据m n 的值，确定电路中的电阻和V REF 的值，其中：))((212G G F R R R R R R m ++=))((211GG F REF R R R R R R V b ++=2.仪表放大器基本工作原理运算放大器工作原理图：运算放大器可以实现前一级电桥输出的微小信号使得信号可以被电表测的。

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图2 称重传感器在称重指示控制仪F701中的接线图(1) 称重传感器接口是一个7孔的接头，与现场的称重传感器接线方法有六线制和四线制两种，此系统采用四线制连接，1和2、3和4依次短接，而且将现场的三个传感器并联起来使用。

(2) 设定点接口通连接了一个5位码盘设定器，端子号6、5、4、3、2分别对应千百十个和十分位，27、28、29、30是8421编码的寻址数据，用于终值设置。

F701既可以通过面板按键组合设置终值也可以通过连接外部设定器设置，通过按键组合可切换，本系统即为后者，可对终值以100g为单位进行修正。

目录一、概况特性 (1)1.概述2.主要特点3.技术指标4.电源5.温度和湿度二、安装与接线 (2)1.外形尺寸2.系统接线图3.传感器接线4.电源及模拟量输出的接线三、调试方法 (4)1.电流输出（4～20mA）调整2.电压输出（0～5V或0～10V）调整，以0～10V为例3.放大倍数与调整范围关系四、使用注意事项 (5)一、概况特性1.概述工业过程控制系统广泛使用了4～20mA控制环路，很多的数据采集和执行器就是为这种控制方式而设计的，由于它们接口简单，提供了使传感器与控制接口实现标准化的方法及不太容易受噪声影响，所以应用十分广泛。

HV01型重量变送器是我公司推出的、面向工业控制领域（或其他需要模拟量输出的应用场所）的产品。

HV01型重量变送器可通过内部拔动开关，选择传感器的供桥电源为12V直流或5V直流供电。

还可以通过内部跳线选择三档不同的放大倍数以适应不同输出灵敏度的传感器。

2.主要特点（长）6.4cm*（宽）5.8cm*（高）3.4cm小尺寸；模拟输出类型可选电流4～20mA输出或电压0～5V、10V输出；传感器激励电压可选直流12V或直流5V供电；三档放大倍数范围可选择。

3.技术指标传感器激励电压：直流12V或5V驱动1只≥300 Ω模拟式传感器；放大倍数: 200～2000倍、400～4000倍或600～6000倍；电流输出：负载电阻≤500Ω，电压输出：负载电阻≥10,000Ω；综合精度：1%FS；4.电源重量变送器的电源电压范围：直流15-24V，最大功耗1.5瓦。

重量变送器不可与易产生电源噪声的设备如电机、继电器或加热器等共用一个电源。

5.温度和湿度使用温度为：-10℃~60℃，湿度为10％RH ~85％RH，无冷凝。

存贮温度为：-20℃~80℃，湿度为10％RH ~85％RH，无冷凝。

二、安装与接线1.外形尺寸Iout Vout GND +24VGND 电压输出接线方法电压输出接地接地电源15-24VDCIout Vout GND +24VGND 电流输出接线方法电流输出接地接地电源15-24VDC2. 系统接线图Iout Vout GND +24VGND 电压输出接线方法电压输出接地接地电源15-24VDCIout Vout GND +24VGND 电流输出接线方法电流输出接地接地电源15-24VDC3. 传感器接线将传感器从右侧穿入重量变送器内部，按照上图标识连接。

东北石油大学课程设计2012年6 月25任务书课程传感器课程设计题目称重传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名黄俊学号0906********主要内容：使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。

设计开始先查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时显示**.**千克，并有相应的手动校正电路。

基本要求：1．设计以测量显示部分电路为主；2．要绘制原理框图；3．绘制原理电路；4．要有必要的计算及元件选择说明；5．提供元件清单；6．如果采用单片机，必需绘制软件流程图主要参考资料：[1]黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M].电子科技大学出版社,2004[2] 王琦.电阻应变式称重传感器的设计[J].木材加工机械.2005(3)[3] 缪少勇.浅谈称重传感器工作原理及故障排除[J].科学之友.2010(14)[4] 施昌彦.称重传感器计量规程[J].试验技术与试验机.1987(4)[5]张国维.测控电路[M].机械工业出版社,2007完成期限2012.6.25—2012.6.29指导教师专业负责人2012年6 月25 日摘要在我们生活中经常都需要测量物体的重量，于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展，我们对其要求操作方便、易于识别。

随着计量技术和电子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。

电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性度好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重量测试中有非常广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点。

所以电阻应变式力传感器制作的数显电子秤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。

关键词：称重传感器、电阻应变计、精度、显示目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (4)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (6)1、测量电路 (6)2、差动放大电路 (7)3、A/D转换 (8)4、显示电路设计 (9)5、系统需要的元器件清单 (10)六、总结 (11)称重传感器应用电路设计一 、设计要求使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。

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。

东北石油大学课程设计2012年6 月 25任务书课程传感器课程设计题目称重传感器应用电路设计专业测控技术与仪器姓名黄俊学号 0906********主要内容：使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克.设计开始先查阅相关资料，如元器件资料、方案选择等，可以使用单片机方案，也可以使用模拟电路方案，设计显示电路时显示＊*.＊*千克，并有相应的手动校正电路.基本要求：1．设计以测量显示部分电路为主；2．要绘制原理框图；3．绘制原理电路；4．要有必要的计算及元件选择说明；5．提供元件清单;6．如果采用单片机，必需绘制软件流程图主要参考资料：［1］黄贤武，郑筱霞.传感器原理与应用[M］.电子科技大学出版社,2004[2] 王琦.电阻应变式称重传感器的设计［J].木材加工机械.2005(3）[3］缪少勇。

浅谈称重传感器工作原理及故障排除［J］.科学之友。

2010(14）[4］施昌彦.称重传感器计量规程［J]。

试验技术与试验机。

1987（4)[5] 张国维.测控电路［M］.机械工业出版社，2007完成期限 2012.6.25—2012.6。

29指导教师专业负责人2012年 6 月 25 日摘要在我们生活中经常都需要测量物体的重量,于是就用到秤，但是随着社会的进步、科学的发展,我们对其要求操作方便、易于识别。

随着计量技术和电子技术的发展传统纯机械结构的杆秤、台秤、磅秤等称量装置逐步被淘汰，电子称量装置电子秤、电子天平等以其准确、快速、方便、显示直观等诸多优点而受到人们的青睐。

电阻应变式传感器具有测量范围广、精度高、误差小和线性度好等优点，且能在恶劣环境下工作，在力、压力和重量测试中有非常广泛的应用，力传感器具有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异的特点.所以电阻应变式力传感器制作的数显电子秤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。

关键词：称重传感器、电阻应变计、精度、显示目录一、设计要求 (1)二、方案设计 (1)1、方案说明 (1)2、方案论证 (2)三、传感器工作原理 (2)四、电路的工作原理 (4)五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (6)1、测量电路 (6)2、差动放大电路 (7)3、A/D转换 (8)4、显示电路设计 (9)5、系统需要的元器件清单 (10)六、总结 (10)称重传感器应用电路设计一、设计要求使用称重传感器，设计一台电子称电路，可称重5千克，精度10克。

前言传感器是感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号（通常为电信号）的器件或装置，传感器是发展仪器仪表、自动控制和广泛应用计算机的前提条件。

《传感器原理与应用》课程主要研究各类传感器的工作原理、简单结构以及实际的应用。

本课程设计时间为两周，课程设计旨在培养学生的综合应用能力，通过本实践环节，使学生加深对理论知识的理解，加深对传感器性能、检测电路的形式与配接、信号的分析与处理等内容的了解，使学生对测控系统的应用与设计有感性认识，为后续课程、毕业设计和工程实践服务。

本文设计了一个电阻应变式的称重传感器。

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。

电阻应变式传感器是目前应用最广泛的传感器之一，已广泛地应用于航空、机械、电力、化工、建筑、医疗等领域中的力、压力、力矩以及位移、加速度等参数的测量。

目前，无论在数量上还是在应用领域上，与其他传感器相比都具有重要的地位。

其主要优点是结构简单，使用方便，灵敏度高，性能稳定，可靠，测量速度快，适合静态、动态测量。

尚延臣2009年6月23日目录第 1 章电阻应变式称重传感器的原理 (1)1.1 称重传感器的组成部分 (3)1.2 工作原理 (3)第 2 章电阻应变片的设计 (4)2.1 应变片的工作原理 (5)2.2 应变片的结构选择 (5)2.2.1 电阻丝应变片 (5)2.2.2 箔式应变片 (6)2.2.3半导体应变片 (6)2.3 应变片的材料选择 (7)2.3.1 电阻敏感栅材料选择 (7)2.3.2 基底、引出线材料选择 (8)2.4 应变片的参数 (9)2.4.1 应变片基长 (9)2.4.2应变片的电阻值 (9)2.4.3 应变片的绝缘电阻、允许电流、应变极限 (9)第 3 章传感器弹性元件的设计 (11)3.1 弹性元件的选择 (11)3.2 双孔梁受力分析 (11)3.3 弹性元件材料选择 (14)3.4 双孔梁的尺寸选择 (15)第 4 章变换检测电路设计 (16)4.1 桥路的设计 (17)4.2 放大电路的设计 (18)4.3 检波、滤波电路的设计 (18)4.4 其他电路的设计与选择 (19)第 5 章传感器的工艺设计 (20)5.1应变片的粘贴工艺 (20)5.2传感器的封装 (21)5.3 传感器装配 (21)第 6 章误差源分析以及处理 (21)第 7 章小结 (23)参考文献····································· (21)电阻应变式称重传感器设计第 1 章 电阻应变式称重传感器的原理电阻应变式称重传感器用于静态、动态条件下测力或称重 , 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。

CU系列称重传感器放大电路设计一．课程设计摘要CU系列称重传感器应用了电桥电路、放大电路、平移电路和A/D转换器，具有较高的灵敏度和应用性。

本文对这种传感器的部分电路进行研究演示出仿真图。

称重传感器是压力测量传感器，它常用于静态测量和动态测量，压缩形式，具有较好的精度。

它的机械部分是由一整块的金属部分组成，所以这个基本的测量元件和它的外壳部分没有焊接过程，从而使尺寸更小，并且加强了保护等级，这种点部测量的结构，具有8个压力测量，减少因负载的不完善的应用带来的误差。

正文中首先简单描述称重传感器工作原理，且附以系统硬件设计框图，并介绍了各部分的功能及工作过程, 并具体描述了软件调试。

其次阐述了程序的流程和实现过程。

关键词：电桥三运放放大器平移电路二．设计题目及技术指标：CU系列称重传感器如右图所示，常用于压缩形式应用中静态测量和动态测量。

现该传感器需要外配放大器，将其输出的电压信号转换成AD转换器所需要的电压，AD转换器的满范围输入电压为0.5~3V。

CU系列称重传感器的技术指标如下：标准输出电阻425欧姆；标准电源电压 6V。

1、平移电路设计平移电路的公式为：运算放大器的传递函数是一条直线方程： y=±mx ±b其电路结构取决于m 和b 的符号，不同的m 和b 的符号，可以形成4个方程，因此可以由4种不同结构的运放电路实现。

V OUT =mV IN +b V OUT =mV IN －b V OUT =－mV IN +b V OUT =－mV IN －b对于每个方程，若要解出m 和b ，需要两个数据点,就是两组V IN 和V OUT, 就可以联立求解上述方程。

所选可能:V OUT =mV IN +b这种情况的电路如图2所示。

电路中的两个0.01µF 的电容是去耦电容，因为参考电压来自电源，通常参考电压是要放大的。

由图，使用叠加原理和如下方程：对比方程 V OUT =mV IN +b ，可以得到下图： 再根据m n 的值，确定电路中的电阻和V REF 的值，其中：))((212G G F R R R R R R m ++=))((211GG F REF R R R R R R V b ++=2.仪表放大器基本工作原理运算放大器工作原理图：运算放大器可以实现前一级电桥输出的微小信号使得信号可以被电表测的。