基于电阻应变片式体重秤资料

电子秤电路原理
电子秤电路原理是基于电阻应变片（strain gauge）的工作原理设计的。

电阻应变片是一种能感知外力作用而改变电阻值的传感器。

当外力作用于电子秤平台上的物体时，电子秤的平台会发生微小的变形，导致电阻应变片产生相应的应变。

电子秤电路中通常采用全桥电路来测量电阻应变片的电阻值变化。

全桥电路由四个电阻组成，其中两个电阻用于电源电压的分压，另外两个电阻连接到电阻应变片上。

当电子秤受力变形时，电阻应变片的电阻值会发生微小的变化，通过全桥电路中的电流流过电子秤电路的各个分支，输出电压的变化即可反映被测物体的重量。

为了提高电子秤的灵敏度和准确度，常常采用放大器来放大输出电压信号。

放大器可以根据需要调节增益，以增强信号强度并提高信噪比。

放大器输出的电压信号经过滤波电路进行滤波处理，以去除干扰信号和杂散信号。

在电子秤电路中，还需要添加一个模数转换器（ADC），将模拟信号转换为数字信号。

数字信号可以通过微处理器或者其他计算设备进行进一步处理和显示。

通过校准、调整和计算等步骤，最终可以得出被测物体的准确重量。

总之，电子秤电路利用电阻应变片的变化来测量物体的重量，通过全桥电路、放大器、滤波电路和模数转换器等组成的电路系统，能够实时地获取并处理被测物体的重量信息。

基于电阻应变片式传感器的电子秤设计摘要：给出了采用STM32F103ZET6单片机作为微控制器，结合电阻应变片式传感器、A/D转换器、开关、液晶触摸屏等部分设计的一种简易电子秤的实现方法，可以实现称重，称重后的金额计算以及多金额时金额的累加计算等功能，程序内部附带算术计算器。

本电子秤具有体积小、成本低、精确度和可靠性高等特点。

关键词：传感器；单片机；STM32F103ZET6；电子秤Abstract: STM32F103ZET6 is presented as A micro controller, combined with theresistance strain chip sensor, A/D converter, switch, LCD touch screen and other part of the design of A simple method to realize the electronic scale, can realize the weighing, after weighing more than the amount of calculation, and the amount accumulative calculation of the function, such as within the program comes with arithmetic calculator. This electronic scale is small volume, low cost, high accuracy and reliability, etc.Key words: sensor; Single chip microcomputer; STM32F103ZET6; Electronic scale1系统方案 (4)1.1内部核心论证与选择 (4)1.2 称重传感器的论证与选择 (4)1.3 输入与输出模块的选择 (4)2系统理论分析与计算 (5)2.1 系统总设计 (5)2.2 简易电子秤工作原理 (5)2.3 四臂全桥放大电路的原理分析与计算 (5)3电路与程序设计 (5)3.1电路的设计 (5)3.1.1控制部分电路 (6)3.1.2传感器模块 (6)3.1.3转化电路 (6)3.1.4降压模块 (7)3.1.5显示与输入模块 (7)3.2程序的设计 (8)3.2.1程序工作原理的简介 (8)3.2.2主程序流程图 (8)4测试方案与测试结果 (10)4.1测试方案 (10)4.2 测试条件与仪器 (10)4.3 测试结果及分析 (10)4.3.1测试结果(数据) (10)4.3.2测试分析与结论 (10)结语 (11)0 引言称重装置目前已经普遍应用到国民经济的各个领域，并且对称重仪表的要求也越来越高，例如仪表要求具有更高的抗干扰能力和更高的精度[1]，早期电子秤一般是通过模拟电路来实现的，随着电子技术的发展和数字芯片价格的逐渐降低，模拟控制已经慢慢被数字控制替代，而电子秤设计的模式也大多转变为以处理器为核心的模式，其精度与可靠性也都有明显的提高[2]。

实验7 压力传感器特性与电子秤的设计一、实验目的1了解金属箔式应变片的应变效应和性能;2掌握电子秤的设计、制作和调试技巧。

二、实验要求1测量应变式传感器的压力特性，计算其灵敏度;2根据应变式传感器的压力特性设计一个量程为199.9克的电子秤三、实验仪器YJ-CGQ-I典型传感特性综合实验仪、应变传感器实验模板、实验装置、数字万用表、砝码、3.5mm连接线、1.5mm连接线、压力传感器1.应变传感器实验模板如图2所示3.实验装置如图3所示图3四、实验提示1．压力传感器金属导体的电阻随其所受机械形变（伸长或缩短）的大小而发生变化，其原因是导体的电阻与材料的电阻率以及它的几何尺寸（长度和截面）有关。

由于导体在承受机械形变过程中，其电阻率、长度和截面积都要发生变化，从而导致其电阻发生变化，因此电阻应变片能将机械构件上应力的变化转换为电阻的变化。

电阻应变片一般由敏感栅、基底、粘合剂、引线、盖片等组成。

应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示，如“3×10mm2，350Ω”。

敏感栅由直径约0.01mm--0.05mm高电阻系数的细丝弯曲成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。

敏感栅用粘合剂将其固定在基片上。

基底应保证将构件上的应变准确地传送到敏感栅上去，故基底必须做得很薄（一般为0.03mm--0.06mm），使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起；另外，它还应有良好的绝缘性、抗潮性和耐热性。

基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布等。

引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1mm--0.2mm低阻镀锡铜丝制成，并与敏感栅两端输出端相焊接，盖片起保护作用。

在测试时，将应变片用粘合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的形变，从而使电阻随之发生变化。

通过测量电阻值的变化可反映出外力作用的大小。

压力传感器是将四片电阻分别粘贴在弹性平行梁的上下两表面适当的位置，梁的一端固定，另一端自由用于加载荷外力F如图4所示。

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。

电子体重秤原理电子体重秤是现代生活中常见的家用电子设备之一，它通过传感器和电子元件来测量人体重量。

本文将介绍电子体重秤的原理及其工作过程。

一、电子体重秤的基本原理电子体重秤的基本原理是利用力的平衡原理进行测量。

当人站在体重秤上时，其体重会通过底座传递给传感器。

传感器将体重转化为电信号，并发送给电路板进行处理。

电路板将接收到的信号转化为数字信号，并显示在体重秤的数码显示屏上。

二、传感器的作用在电子体重秤中，传感器起到关键的作用。

传感器可以采用电阻应变式传感器或压电式传感器。

具体原理如下：1. 电阻应变式传感器：这种传感器是使用电阻应变片来实现体重测量的。

当承重平台受到外力作用时，其形变会导致电阻应变片的电阻值发生变化。

这种变化将被传感器读数电路检测到，并转化为与体重成正比的电信号。

2. 压电式传感器：压电式传感器是使用压电陶瓷材料来实现体重测量的。

当人体施加压力时，压电陶瓷材料会产生电荷。

通过测量电荷的大小，可以计算出人体的重量。

无论是采用电阻应变式传感器还是压电式传感器，其原理都是通过量化应变或电荷的变化来测量体重。

三、电路板的作用电路板是电子体重秤的核心部件之一，它负责接收传感器发送的电信号并进行处理。

具体来说，电路板的主要功能有以下几点：1. 信号放大：电路板会对接收到的电信号进行放大处理，以便使其能够被后续的电子元件准确读取。

2. 数字信号转换：电路板将模拟信号转化为数字信号，以便在数码显示屏上显示体重数值。

3. 数据处理：电路板可以进行数据校验和处理，确保体重测量结果的准确性和稳定性。

四、数码显示屏的作用数码显示屏是电子体重秤的输出设备，它用于显示测量到的体重数值。

数码显示屏一般采用液晶显示技术，具有清晰度高、能耗低的特点。

通过数码显示屏，用户可以直观地看到自己的体重。

五、结语电子体重秤利用传感器、电路板和数码显示屏等电子元件，通过力的平衡原理来测量人的体重。

它不仅在家庭中被广泛使用，也在医疗机构和健身房等场所发挥着重要的作用。

基于电阻应变片的高精度电子秤设计摘要为了解决现在电子秤精度不高的问题，本文采用STM32嵌入式控制芯片作为核心芯片，结合电阻应变式压力传感器和A/D转换芯片HX711，实现了一种高精度多功能数字电子秤，用LCD显示称重重量、单价、总价等信息，用语音播报模块实时播报单价和金额。

该电子秤具有称重、键盘输入、自动计价、信息显示、语音播报的功能，具有体积小、成本低、精确度高、可靠性高等特点。

关键词电阻式传感器前言物料计量是工业生产与贸易流通中的一个重要环节。

称重装置是其中不可或缺的计量工具之一。

集现代传感器技术、电子技术和计算机技术于一体的电子秤，具有称量快速、显示直观、不易磨损等优点，因而正逐渐取代传统的机械杠杆测量秤成为主流产品。

本作品采用STM32嵌入式控制芯片作为核心芯片，结合电阻应变式压力传感器和A/D转换芯片HX711，实现了一种高精度多功能数字电子秤，用LCD显示称重重量、单价、总价等信息，用语音播报模块实时播报单价和金额。

该电子秤具有称重、键盘输入、自动计价、信息显示、语音播报的功能，具有体积小、成本低、精确度高、可靠性高等特点。

1 系统设计方案本系统由4个部分组成：控制部分、数据采集部分、数据转换部分、人机交互界面、语音模块[1]，系统总体方案设计如图1所示。

1.1 硬件结构设计本设计主要由3部分组成：控制器、数据采集、人机交互界面，具体测量过程如下：利用应变片传感器检测被测物体的重量，将压力信号转换成与被称物体重量成一定函数关系（线性关系）的电压信号输出。

放大电路把来自传感器微弱信号放大，放大、滤波后的电压信号经过A/D 转换电路把模拟信号转换成数字信号，再送入单片机处理。

数字信号经过单片机数据处理转换为实际重量信号，送液晶显示电路显示并由语音播放。

整个系统结构简单，使用方便，功能齐全，精度高，具有一定的开发价值。

图1 系统总体方案设计框图1.2 软件设计本设计使用STM32嵌入式芯片对电子秤进行控制，当开始称重时，按下复位键对所秤物品进行去皮，去皮后对物品再次称重，此时为物品本身重量，然后对物品进行计价，电子秤还具有累加功能，得出物品总价，如果不再称重，电子秤会直接给出总价;如果不去皮的重量为物品加包装的重量，此时计算出来的价格比物品本身重量的价格贵。

称重系统设计摘要：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。

本系统设计中采用电阻应变式传感器测量物体的质量，提出设计思路和设计方法，并且阐述了电阻应变式传感器的工作原理，推导输入输出的关系关键字：电阻应变式传感器、重量、输入、输出传感器的选择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。

用传感器应先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用传感器至关重要，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。

测量重量的传感器有很多种，按工作原理分有弹性力平衡式压力传感器、感应式传感器、应变式传感器、压电式传感器、霍尔式压力传感器、电容式、光纤式、数字式传感器等。

选择传感器要考虑以下几点：（1）量程的选择传感器量程的选择可依据秤的最大的称量值、选用传感器的个数、秤的本身自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。

一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。

但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤的自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。

（2）准确度的选择传感器的准确度等级包括传感器的非线形、蠕变、蠕变恢复、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。

在选用传感器的时候，不要单纯追求高等级的传感器，而既要考虑满足电子秤的准确度要求，又要考虑其成本。

综合以上两点，本系统中采用电阻应变式传感器。

电阻应变式称重传感器的原理分析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。

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。

2111 引言称重是一种从古至今一直受人们关注的技术,涉及到生活的方方面面。

称重的不准确,导致了生产不能标准化,制约了生产力的发展。

因此人们对于高精度称重装置的研究一直没有停止。

随着科技的不断发展,称重装置也从原来传统的模拟式转变成数字式,单参数,动态测量转化为多参数,动态测量。

精度和可靠性得到很大的提升,功能也越来越强大,而且体积也越来越小。

本文以电阻应变片的形变做为输入量,STC89C52RC为核心设计了一款体积小,精度高,稳定性强的智能电子秤系统。

2 设计方案该电子简易称通过电阻应变片传感器采集由质量引起的压力变化,并转化为电压信号的变化,并对单片机辅以按键控制,以及LCD1602显示屏显示结果。

3 硬件电路设计(1)传感器模块:本系统利用全桥电路将电阻应变片设计成惠斯特电路,能够有效的抑制温漂,减少误差,当应变片受力变形时,其电阻值也变化,电桥将输出相应的电信号。

(2)A/D转换模块:考虑到系统的稳定性及工序简单性,模数转换部分采用低功耗,高精度,24位A/D转换器HX711。

能够做到很高的精度,满足了电子秤的使用。

(3)单片机模块:STC89C52RC单片机,具有价格低廉,功能强大的优点,具有8K字节系统可编程Flash存储器,采用此芯片可以控制其他各个模块,是整个系统能够工作的核心所在。

(4)显示模块:本设计选用显示数字、字母较好,控制又比较方便的LCD1602液晶显示屏。

将所有信息输入都显示在屏幕上面,用户可以直接观察到称重的质量,单价等必备的信息,实现了人机交互。

(5)矩阵键盘模块:采用4*4薄膜矩阵键盘来控制电子秤的计价(十个数字键)、累加、去皮功能。

矩阵键盘是机械弹性的,断开和闭合并不能瞬间稳定的接通,因此需要通过软件进行消抖,原理就是要给予断开和闭合一定的延时时间,可以在检测到按下的时刻,延时10ms,消除抖动后再检测键盘的电平,如果检测到相同的电平那么说明确实按下了按键。