【电子秤设计实验】电子秤实验报告
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电子天平称量实验报告目录1. 电子天平称量实验简介1.1 实验背景1.2 实验目的1.3 实验原理2. 实验步骤2.1 准备工作2.2 操作步骤3. 实验结果分析3.1 数据记录3.2 数据处理4. 实验结论4.1 结论总结4.2 实验评价1. 电子天平称量实验简介1.1 实验背景电子天平是一种精密的称量仪器,广泛应用于化学实验室等领域。
在化学实验中,准确称量物质是非常重要的,因此使用电子天平进行称量可以提高称量的精准度和效率。
1.2 实验目的通过进行电子天平称量实验,掌握使用电子天平的操作方法,了解电子天平的工作原理,提高称量实验的准确性。
1.3 实验原理电子天平是通过电子传感器和数字显示屏来实现对物质质量的准确称量。
其工作原理是利用物体质量对传感器产生的微小变化进行检测,并通过数字显示屏显示出质量值。
2. 实验步骤2.1 准备工作- 确保电子天平放置在水平稳定的台面上- 打开电子天平的电源,并等待其自检完成- 校准电子天平,保证称量的准确性2.2 操作步骤1. 将待称量物品放置在电子天平的称量盘上2. 记录下称量盘显示的质量数值3. 将称量好的物品取下,清洁称量盘,准备下一次称量4. 关闭电子天平的电源,清理和整理实验场地3. 实验结果分析3.1 数据记录通过电子天平进行称量实验,记录下每次称量的质量数值,并进行比对分析,确保数据准确无误。
3.2 数据处理对称量得到的数据进行统计和分析,计算物品的质量平均值,确定称量的准确性和可靠性。
4. 实验结论4.1 结论总结通过电子天平称量实验,掌握了电子天平的操作方法和工作原理,提高了称量实验的准确性和效率。
4.2 实验评价电子天平作为一种精密的称量仪器,在化学实验中具有重要的应用价值,能够帮助实验人员进行准确称量,并提高实验的可靠性。
电子秤实验报告一. 引言电子秤是一种利用电子传感器测量物体质量的仪器。
它在日常生活中广泛应用于商业领域和家庭使用。
本实验旨在探索电子秤的工作原理和测量准确性。
二. 实验材料和方法1. 实验材料:- 电子秤- 不同质量的砝码- 不同质量的物体2. 实验方法:- 将电子秤放置在平坦的台面上,确保它的稳定性。
- 将砝码一个一个地放在电子秤上,并记录每个砝码对应的秤读数。
- 将不同质量的物体放在电子秤上,并记录每个物体对应的秤读数。
三. 实验结果和数据分析根据实验数据,我们能够观察到以下结果和数据分析:1. 砝码实验:- 在实验过程中逐渐增加砝码的质量时,电子秤的读数逐渐增加,与质量成正比。
- 不同的砝码可能存在一定的误差,导致相同质量的砝码对应的读数略有差异。
2. 物体实验:- 根据实验过程中不同物体的质量和对应的读数,我们可以得出结论:电子秤能够准确测量物体的质量。
- 在实验过程中可能存在一些误差来源,例如物体的形状不规则、电子秤的精度等。
四. 讨论1. 电子秤的工作原理:电子秤通过感应物体质量对秤盘产生的微小弯曲而测量质量。
当物体放在电子秤上时,感应器会测量秤盘的微小弯曲程度,进而转化为数字显示的质量值。
2. 误差来源:- 砝码实验中的误差可能源于砝码本身的质量不准确,以及电子秤精度的限制。
- 物体实验中的误差可能源于物体形状的不规则性,以及电子秤的测量精度。
3. 提高准确性的措施:- 使用质量准确的砝码进行校准,以降低砝码实验中的误差。
- 在物体实验中,尽量选择形状规则的物体,以减少误差来源。
- 定期校准电子秤,确保其测量精度和准确性。
五. 结论通过本次实验,我们对电子秤的工作原理和测量准确性有了更深入的了解。
实验结果表明,电子秤能够准确测量物体的质量,但在实际使用中需要注意误差来源,并采取相应的措施提高准确性。
电子秤作为一种常见的计量工具,在商业领域和家庭中都具有重要的应用价值。
一、实验目的1. 了解电子秤的工作原理和测量方法。
2. 掌握电子秤的校准和误差分析。
3. 提高对电子秤在实际应用中的准确性和可靠性的认识。
二、实验原理电子秤是一种利用电子传感器将物体重量转换为电信号的测量仪器。
其工作原理如下:1. 物体放置在电子秤的秤盘上,通过秤盘的弹性变形,将物体的重量传递到传感器上。
2. 传感器将物体的重量转换为电信号,通过放大、处理等电路,将电信号转换为数字信号。
3. 数字信号经过处理后,显示在电子秤的显示屏上,即为物体的重量。
三、实验仪器与材料1. 电子秤2. 标准砝码3. 待测物体4. 电脑(用于数据记录与分析)四、实验步骤1. 将电子秤放置在水平、稳定的台面上,确保电子秤处于工作状态。
2. 使用标准砝码对电子秤进行校准,确保电子秤的初始读数准确。
3. 将待测物体放置在电子秤的秤盘上,读取电子秤的示数。
4. 记录下待测物体的重量数据,重复多次实验,求平均值。
5. 分析实验数据,计算电子秤的误差。
五、实验数据及结果1. 标准砝码校准数据:- 标准砝码重量:100g- 电子秤示数:100.2g- 校准误差:0.2g2. 待测物体实验数据:- 待测物体重量:50g- 电子秤示数:49.8g- 实验次数:5次- 平均值:49.96g3. 误差分析:- 绝对误差:0.04g- 相对误差:0.08%六、实验结论1. 电子秤可以准确地测量物体的重量。
2. 通过标准砝码校准,可以减小电子秤的初始误差。
3. 实验结果表明,电子秤的测量结果具有较高的准确性和可靠性。
七、实验心得1. 在实验过程中,应注意电子秤的放置稳定性,避免因台面不平导致误差。
2. 实验前应对电子秤进行校准,以确保测量结果的准确性。
3. 在进行多次实验时,应注意记录数据,以便分析误差并提高实验结果的可靠性。
八、注意事项1. 电子秤应放置在水平、稳定的台面上,避免因台面不平导致误差。
2. 避免将电子秤放置在高温、潮湿、有腐蚀性气体等恶劣环境中。
电子秤综合设计实验总结报告本次电子秤综合设计实验是本人在大学所学的电子课程中重点实验,其主要内容涵盖了电路设计、电子元器件的应用、程序编写、现场实验等方面。
因此,本人在这次实验中深刻地领悟到了实践对于知识学习的巨大影响,同时也积累了宝贵的经验和知识,下面就是本人对本次实验的总结报告。
一、实验目的1、通过对秤的基本原理的分析,掌握电子秤的实现原理;2、通过对电子秤系统设计过程中各个关键组成部分的计算、选择和设计,提高自己解决实际问题的能力;3、熟悉电子元器件的使用方法,掌握CAD、PROTEUS等软件工具的使用方法,提高自己的实践能力;4、了解MCU应用的实践,并掌握MCU编程的应用。
二、实验内容1、电路设计本次实验的电路设计主要分为三个部分:采样电路、模数转换电路和LCD显示模块。
采样电路是用来采集称量物体的电压信号的电路。
电路中采用的是通用运放和电位器来调整参考电平,通过变压器进行防干扰处理,最后输出被称量物品的电压信号。
模数转换电路是用来将电压信号转换成数字信号的电路。
电路中采用的是ADC0804模拟数字转换芯片。
ADC0804是一种8位模数转换器,提供一个串行数据输出(SCLK)和一组并行数据输出。
在实际的电路设计中,需要为其提供时钟信号、底电平、参考电压等输入。
通过将采样电路输出的电压信号输入到ADC0804中,就可以获得相应的数字信号。
LCD显示模块是用来将数字信号转换成对应的重量值并用LCD屏幕进行显示的模块。
其中,在实现该模块时,需要利用MCU进行计算。
MCU根据采集到的数字信号进行计算,将结果转换为重量值。
最后,通过LCD液晶屏幕进行显示。
2、程序编写MCU主控制器选用AT89S52。
AT89S52是8位单片机,具有14个I/O端口,有可编程中断控制器、标准2线UART串行口、3个定时器/计数器、8KB的Flash程序存储器等等。
程序编写的主要内容包括:采集到的数字信号进行计算、将结果转换为重量值、数据显示等等。
【电子秤设计实验】电子秤实验报告【--个人简历制作】便携式电子秤的设计实现班级:学号:姓名:摘要手提电子秤具有称重精确度高,简单实用,携带方便成成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点。
是家庭购物使用的首选。
本次实验目的在于:通过对便携式电子秤的设计与制作,了解电阻应变片的工作原理,掌握其使用方法;掌握数码显示电路的设计使用方法;掌握模数转换器、仪用放大器的使用方法;掌握电子电路系统设计的基本方法,培养提高综合利用多学科相关知识进行初步工程设计与实际装调系统电路的能力。
本次便携式电子秤设计采用箔式电阻应变片E350~ZAA作为传感器,将力信号转换为电压信号,差动电路采用INA114来放大微小电压信号,转换电路采用双积分A/D转换器ICL进行A/D转换,显示电路采用LED数码管。
最终实现了将被称重物体的质量显示在数码管上的功能,称重范围为2kg 以内,单位为g。
经过最终测量,所设计制作完成的电子秤称重最大绝对误差为5g,关键词:便携式;电子秤;应变片; 7107一、设计选题及设计任务要求设计选题:便携式电子秤的设计实现任务与要求:设计一个LED数码显示的便携式电子秤,要求如下1.采用电阻应变式传感器2.称重范围为0 ~ 2kg3.测量精度:不低于20克二、方案设计与论证设计方案:方案一:基于单片机的便携式电子秤1)原理框图图1-1 基于单片机的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理及单片机程序流图称重传感器根据压力的变化提供相应的线性变化的电信号,该电信号经过高精度差动放大器放大。
输入给双积分型模数转换器。
转化为数字信号,数字信号可直接由单片机以串行方式读入。
单片机选用STC89C52型单片机,P0口定义为输出口,其中P0.0~P0.6输出要显示数据的段码。
P1口中的P1.0~P1.3也定义为输出,显示输出数据的位码。
显示器用动态扫描。
3)该设计方案优缺点a.优点:该系统采用了单片机作为显示模块的驱动电路,具有较好的系统扩展性,在显示压力的同时,还可以通过单片机的其他管脚输出信号以达到的功能的扩展。
电子秤设计实验报告心得1.引言1.1 概述概述部分:电子秤设计实验是一项重要的实践课程,旨在让学生了解电子秤的工作原理、设计流程和实验步骤,通过手动设计和实验操作,深入理解电子秤的原理和实际应用。
本次实验旨在让学生通过设计和实验,掌握电子秤的测量原理和相关工程应用技术,培养学生的实践动手能力和创新思维,提高学生的实际应用能力和解决实际工程问题的能力。
通过本次实验,学生将学会基本的电子秤设计原理和实验操作,为将来从事相关领域的工作打下坚实的基础。
文章结构部分的内容如下:1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三部分。
引言部分概述了电子秤设计实验报告的背景和目的,同时介绍了本文的结构。
正文部分包括电子秤设计原理、实验步骤和实验结果分析三个方面的内容。
结论部分总结了实验的心得体会,并给出了设计优化的建议,最后对实验结果进行了总结。
整体结构清晰,内容丰富,逻辑性强,便于读者理解和阅读。
1.3 目的本实验的目的是通过设计和实验,深入理解电子秤的工作原理和设计要点。
通过实际操作,掌握相关电子秤的设计和调试技术,进一步提高我们的电子电路设计和实验能力。
同时,通过对电子秤实验结果的分析,总结出优化设计的建议,为今后的电子秤设计和研究提供有益的参考。
3 目的部分的内容2.正文2.1 电子秤设计原理电子秤是一种通过电子传感器和电路来测量物体重量的设备。
其设计原理主要基于应变片传感器和电桥电路的原理。
应变片传感器是电子秤中最核心的部件之一,它是利用金属材料在外力作用下产生应变的特性来实现测量。
当物体放在电子秤上时,应变片传感器受到物体的重力作用产生微小的形变,这种形变将会导致电阻值的微小变化。
电子秤通过测量这种微小的电阻变化来计算物体的重量。
电桥电路则是用来测量应变片传感器的微小电阻变化的电路。
它由四个电阻组成的桥路,当应变片传感器的电阻值发生微小变化时,电桥电路会产生微小的电压输出。
通过放大和转换这个微小的电压信号,电子秤就能够准确地测量物体的重量。
设计报告实验名称:电子称设计院(系):专业:姓名:学号:实验室:实验组别:同组人员:实验时间:2016年12月02评定成绩:审阅教师:目录1 设计要求··32 设计原理··33 系统框图··34 具体设计··44.1 称重传感器··44.2 放大电路和量程切换··54.3 A/D转换··74.4 显示器··85 实验小结··91设计要求试设计10μg~10kg电子称,数字显示,精度为0.1%。
2设计原理数字电子称通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号,较小的电压信号通过应用放大系统进行准确、线性的放大,以满足模数转换器对输入信号电平的要求。
放大电路采用三运放数据放大器。
仪表用放大器具备足够大的放大倍数、高输入电阻和高共模抑制比的特点。
放大后的模拟电压信号经过模数转换电路变成数字量,模数转换电路采用模数转换芯片CC7107实现。
然后把数字信号输送到显示电路中去,最后由显示电路显示出测量结果,显示电路采用四块分立的七段LED显示电路进行显示。
本设计中通过改变放大电路的增益,从而达到转换量程的目的。
由于被测物体的重量相差较大,根据不同的测重范围要求,需对量程进行切换。
3系统框图图1 电子称设计框图(1)利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物体的重量信号;(2)由放大器电路把传感器输出的微弱电压信号进行一定倍数的放大,放大后的电压信号送到模数转换电路中;(3)由模数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;(4)由显示电路显示数据。
4具体设计4.1称重传感器4.1.1 设计原理图2 电阻应变式桥式测量电路R1、R2、R3、R4为4个应变片电阻,且R1=R2=R3=R4=R,组成桥式测量电路,Rm为温度补偿电阻,e为激励电压,V为输出电压。
实验1 电子秤设计1. 设计目的1.1掌握金属箔应变片的工作原理及应用;了解应变测量仪的工作原理及其应用。
1.2通过设计、安装、调试等实践环节,提高学生的动手能力,分析问题和解决问题的能力。
2. 实验任务2.1设计制作一个电子秤,量程为0 ~0.5 Kg,传感器采用悬臂梁式的称重传感器(悬臂梁需自行粘贴应变片)。
2.2 安装、调试电子秤系统。
首先应进行调零、标定,然后再对系统进行稳定性、漂移、重复性、线性等参数的测试和分析。
3. 实验原理当用粘帖剂将应变测量转换元件——应变片牢固粘帖在试件表面,被测试件受到外力作用长度发生变化,粘帖在试件上的应变片其电量值也随着发生△R的变化,这样就把机械量——变形转换成电量(电阻值的变化)。
这个变化量经过放大,通过A/D转换,最终变成数字读数。
图1 应变测量仪组成框图4. 实验基本器材4.1 应变片(型号:3×5 电阻值:120 ± 0.2Ω基底:纸基)4.2 数字万用表4.3 YJ–31型静态电阻应变仪4.4 悬臂梁4.5 100g砝码5. 实验要求5.1 设计方案以小组形式提出,每小组人数不应多于4人。
5.2 方案应包括系统框图、检测电路原理图、系统安装示意图,实验流程详细说明,必要的实验数据记录表格,方案应充分论证,列出选择该方案的理由。
5.3 实验最多可分为两次完成。
在设计方案时应自行合理地设定工作节点,每次实验至少完成1个工作节点。
实验前每组应有一份设计方案以备检查,检查通过方可进行实验。
5.4 小组成员实验数据可以共享,但总结报告必须独立完成。
总结报告应包括设计方案、实验数据、数据分析(如线性度、灵敏度、回差等)、实验总结。
6. 实验附件6.1 贴片工艺说明书6.1.1试件受力分析6.1.2 试件表面处理:试件表面的待测点应先用刮刀弄平整,仔细地除去漆、电镀层、锈斑、氧化皮、污垢等覆盖层。
然后用0#或1#砂布与应变片粘贴方向成45︒交叉打磨,打出一些条纹,这样可以加强胶的附着。
制作电子秤报告1. 引言本报告旨在介绍制作电子秤的过程和结果。
电子秤是一种用于测量重量的设备,使用传感器对物体施加的力进行测量,并将其转化为数字信号。
在本报告中,我们将介绍电子秤的原理、设计过程和测试结果。
2. 原理说明电子秤的工作原理基于牛顿第二定律,即F = m * a,其中F是施加在物体上的力,m是物体的质量,a是物体的加速度。
电子秤通过传感器测量施加在物体上的力,并转化为电信号,然后使用电路和算法将该信号转化为对应的质量。
电子秤通常由以下几个部分组成: - 传感器:用于测量物体施加的力,常见的传感器有应变片传感器和压力传感器。
- 模拟电路:将传感器输出的电信号放大和处理,以提高测量的准确性。
- 数模转换器:将模拟信号转化为数字信号,以便于电子设备的处理和显示。
- 显示屏:用于显示测量结果。
3. 设计过程3.1 选取传感器传感器是电子秤的关键组成部分,其准确度和灵敏度直接影响测量结果的准确性。
在选取传感器时,我们需要考虑以下几点: - 测量范围:传感器应能够满足预期的测量范围,通常根据应用场景来确定。
- 准确度:传感器的准确度应满足测量要求。
- 稳定性:传感器在长时间使用过程中是否稳定,尽量选择稳定性较好的传感器。
3.2 模拟电路设计模拟电路负责放大和处理传感器输出的微小电信号,以提高测量的准确性。
在设计模拟电路时,我们需要注意以下几点: - 放大比:选择合适的放大比,使得传感器输出的信号能够被放大到数模转换器可以接受的范围内。
- 滤波:添加滤波电路,以去除传感器输出中的噪声信号,提高测量结果的稳定性。
- 电源稳定性:保证电源电压的稳定,以避免对测量结果的影响。
3.3 数模转换器和显示屏选择数模转换器负责将模拟信号转化为数字信号,方便后续电子设备的处理和显示。
显示屏用于显示测量结果。
在选择数模转换器和显示屏时,我们需要考虑以下几点:- 分辨率:数模转换器的分辨率应能够满足测量的精度要求。
电子秤设计实验报告电子秤设计实验报告引言:电子秤是一种广泛应用于工业和家庭领域的重量测量设备。
它通过传感器将物体的重力作用转化为电信号,并通过电子电路进行处理和显示。
本实验旨在设计一个简单的电子秤原型,以了解其工作原理和设计要点。
一、实验目的本实验的主要目的是通过设计和制作一个简单的电子秤原型,深入了解电子秤的工作原理和设计要点。
具体目标如下:1. 理解电子秤的工作原理;2. 掌握传感器的选择和使用;3. 学会使用模拟电路和数字电路进行信号处理;4. 设计并制作一个能准确测量物体重量的电子秤原型。
二、实验原理电子秤主要由传感器、模拟电路、数字电路和显示装置组成。
其工作原理如下:1. 传感器:电子秤的核心部件是传感器,它能够将物体的重力作用转化为电信号。
常见的传感器有应变片式传感器和压阻式传感器。
应变片式传感器通过测量物体受力后产生的应变量来间接测量物体的重量,而压阻式传感器则通过测量物体所受压力的大小来直接测量物体的重量。
2. 模拟电路:传感器输出的电信号是微弱的模拟信号,需要经过模拟电路进行放大和滤波处理。
模拟电路通常由运放、滤波电路和放大电路组成。
3. 数字电路:经过模拟电路处理后的信号被转换为数字信号,然后通过数字电路进行进一步的处理和计算。
数字电路通常由模数转换器、微处理器和显示器组成。
4. 显示装置:最终的测量结果通过显示装置以数字或图形的形式呈现给用户。
常见的显示装置有数码管和液晶显示屏。
三、实验步骤1. 选择传感器:根据实验要求和预算限制选择合适的传感器。
在本实验中,我们选择了一款压阻式传感器。
2. 搭建模拟电路:根据传感器的特性和信号处理要求,设计并搭建一个合适的模拟电路。
该电路应包括运放、滤波电路和放大电路。
3. 进行校准:在实验开始前,需要进行传感器的校准。
校准的目的是通过已知质量的物体来调整电子秤的灵敏度和准确性。
4. 搭建数字电路:根据实验要求和设计要点,设计并搭建一个合适的数字电路。
【电子秤设计实验】电子秤实验报告【--个人简历制作】便携式电子秤的设计实现班级:学号:姓名:摘要手提电子秤具有称重精确度高,简单实用,携带方便成成本低,制作简单,测量准确,分辨率高,不易损坏和价格便宜等优点。
是家庭购物使用的首选。
本次实验目的在于:通过对便携式电子秤的设计与制作,了解电阻应变片的工作原理,掌握其使用方法;掌握数码显示电路的设计使用方法;掌握模数转换器、仪用放大器的使用方法;掌握电子电路系统设计的基本方法,培养提高综合利用多学科相关知识进行初步工程设计与实际装调系统电路的能力。
本次便携式电子秤设计采用箔式电阻应变片E350~ZAA作为传感器,将力信号转换为电压信号,差动电路采用INA114来放大微小电压信号,转换电路采用双积分A/D转换器ICL进行A/D转换,显示电路采用LED数码管。
最终实现了将被称重物体的质量显示在数码管上的功能,称重范围为2kg 以内,单位为g。
经过最终测量,所设计制作完成的电子秤称重最大绝对误差为5g,关键词:便携式;电子秤;应变片; 7107一、设计选题及设计任务要求设计选题:便携式电子秤的设计实现任务与要求:设计一个LED数码显示的便携式电子秤,要求如下1.采用电阻应变式传感器2.称重范围为0 ~ 2kg3.测量精度:不低于20克二、方案设计与论证设计方案:方案一:基于单片机的便携式电子秤1)原理框图图1-1 基于单片机的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理及单片机程序流图称重传感器根据压力的变化提供相应的线性变化的电信号,该电信号经过高精度差动放大器放大。
输入给双积分型模数转换器。
转化为数字信号,数字信号可直接由单片机以串行方式读入。
单片机选用STC89C52型单片机,P0口定义为输出口,其中P0.0~P0.6输出要显示数据的段码。
P1口中的P1.0~P1.3也定义为输出,显示输出数据的位码。
显示器用动态扫描。
3)该设计方案优缺点a.优点:该系统采用了单片机作为显示模块的驱动电路,具有较好的系统扩展性,在显示压力的同时,还可以通过单片机的其他管脚输出信号以达到的功能的扩展。
例如,在平时日常使用外,也可以作为工程应用中显示及反馈模块,通过对压力测量进行阈值的设定,来判定是否对系统的输入进行修正。
b.缺点:系统的组成模块相对较多,在进行系统调试时可能会出现较多问题,也提高了系统的成本。
并且单片机的编程时将会需要大量的时间,对系统的标定比较困难。
不适合仅仅应用为日常生活。
方案二:基于普通A/D转换器及编码器的便携式电子秤1)原理框图图1-2基于普通A/D转换器及编码器的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理动放大器放大后。
输入给模数转换器,转化为数字信号,由该数字信号控制编码器的编码,从而控制数码管显示。
3)设计的优缺点该a. 优点:每个模块的功能单一,且没有复杂的编程问题。
在整个系统进行调试时,可以比较方便的对每个模块进行测试,能够迅速找到出现问题的模块。
比较容易制作。
b. 缺点:使用的芯片较多,信号的噪声较大,且数码管与编码器的电路比较繁杂,在实际焊接中容易出现问题。
方案三:基于普通ICL7107的便携式电子秤1)原理框图图1-3 基于普通ICL7107的便携式电子秤原理框图2)系统设计思路、工作原理动放大器放大后。
输入给模数转换器,从而控制数码管显示。
3)该设计的优缺点a. 优点:每个模块的功能单一,且没有复杂的编程问题。
ICL7107可直接驱动数码管,在整个系统进行调试时,可以比较方便的对每个模块进行测试,能够迅速找到出现问题的模块。
比较容易制作。
b. 缺点:功能单一,仅能作为日常生活使用。
不可有其他的功能扩展。
方案论证:方案介绍中时已经对每个方案的优劣进行了阐述。
通过下表对每种方案的突出特点进行比较。
综述:鉴于本实验仅要求实现一个普通功能的电子秤,没对其有更高的要求,所以方案一并不是十分合适,它的制作流程过于复杂,难以调试,且成本较高。
所以这里并不采用方案一。
对于方案二,它的电路连接与方案三相比较为复杂。
且功能模块也较多,没有方案三易于调试。
成本也相对较高。
这里也不采用。
综上所述,本次实验选择实验三为最终的设计方案。
三、单元电路设计与分析1. 测量电路:电阻应变式传感器可将被测物理量的变化转换成电阻值的变化 , 再经相应的测量电路而最后显示或记录被测量值的变化。
在这里,我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心。
并应根据测量对象的要求,恰当地选择精度和范围度。
(1)电阻应变式传感器的组成以及原理:电阻应变式传感器简称电阻应变计。
当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时,则敏感元件将随构件一起变形,其电阻值也随之变化,而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系,进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。
通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接,即可测得重力、变形、扭矩等机械参数(2)电阻应变式传感器的测量电路:图2-1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2-1它由箔式电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥,测量电桥的电源由稳压电源E供给。
物体的重量不同,电桥不平衡程度不同,指针式电表指示的数值也不同。
滑动式线性可变电阻器RP1作为物体重量弹性应变的传感器,组成零调整电路,当载荷为0时,调节RP1使数码显示屏显示零。
这里若考虑系统高稳定性,可选用E350-ZAA 的2kg称重传感器。
E350-ZAA表示图形如下:图2-2 E350-ZAA实物图型由图可知上下各贴一个电阻应变片,组成半桥测量电路,记两个电阻应变片分别是、设计时要求:R5=R6;△R1=△R4=△R;2. 差动放大电路:原理:由于应变片收到力作用阻值变化很小,输出电压也很微弱,只有几mV,必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大,才能满足A/D转换器对输入信号电平的要求。
因此本次设计中,要求用一个放大电路,即差动放大电路,主要的元件为差动放大器。
图2-3 差动放大电路结构图放大倍数的推导过程:在此情况下,就必须选择一种符合要求的放大器。
仪表仪器放大器的选型很多,在这里使用一种用途非常广泛的放大器,业自动控制、仪器仪表、电气测量等数字采集的系统就是典型的差动放大器INA126P。
它只需高精度和几只电阻器,即可构成性能优越的仪表用放大器。
广泛应用于工中。
原理框图及封装图如下:图2-4 INA126P原理图根据差动放大器原理可计算出:图2-5 INA126P封装图3. A/D转换及显示电路:A/D转换的作用是进行模数转换,把接收到的模拟信号转换成数字信号输出。
在选择A/D转换时,先要确定A/D转换的位数,该设计运用的是双积分式A/D转换器ICL7107,A/D转换误的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制的范围和精度有关,系统精度涉及的环节很多,包括传感器的变换精度,信号预处理电路精度A/D转换器以及输出电路等。
(1)ICL7107双积分型的A/D转换器的特点:① ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器,属于CMOS大规模集成电路,它的最大显示值为士1999,最小分辨率为100uV,转换精度为0.05士1 个字。
②能直接驱动共阳极LED数码管,不需要另加驱动器件,使整机线路简化,采用士5V两组电源供电,并将第21脚的GND接第30脚的IN 。
③在芯片内部从V+与之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源,通过电阻分压器可获得所需的基准电压VREF 。
④能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。
⑤输入阻抗高,对输入信号无衰减作用。
⑥整机组装方便,无需外加有源器件,配上电阻、电容和LED共阳极数码管,就能构成一只直流数字电压表头。
⑦噪音低,温漂小,具有良好的可靠性,寿命长。
⑧芯片本身功耗小于15mw(不包括LED)。
⑨不设有一专门的小数点驱动信号。
使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+.⑩可以方便的进行功能检查。
(2) ICL7107引脚功能V+和V-分别为电源的正极和负极,A1-G1,A2-G2,A3-G3:分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号,依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。
AB4:千位笔画驱动信号。
接千位LEO显示器的相应的笔画电极。
POL:液晶显示器背面公共电极的驱动端,简称背电极。
Oscl-OSc3 :时钟振荡器的引出端,外接阻容或石英晶体组成的振荡器。
:模拟信号公共端,简称“模拟地”,使用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。
TEST :测试端,该端经过500欧姆电阻接至逻辑电路的公共地,故也称“逻辑地”或“数字地”。
当其接高电平时数码管全亮。
VREF+ VREF- :基准电压正负端。
CREF:外接基准电容端。
INT:27是一个积分电容器,必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件IN+和IN- :模拟量输入端,分别接输入信号的正端和负端。
AZ:积分器和比较器的反向输入端,接自动调零电容CAz 。
BUF:缓冲放大器输出端,接积分电阻Rint。
(3) ICL7107的工作原理双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。
它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分,将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔,然后利用脉冲时间间隔,进而得出相应的数字性输出。
ICL7107包括积分器、比较器、计数器,控制逻辑和时钟信号源。
积分器是A/D转换器的心脏,在一个测量周期内,积分器先后对输入信号电压和基准电压进行两次积分。
比较器将积分器的输出信号与零电平进行比较,比较的结果作为数字电路的控制信一号。
时钟信号源的标准周期Tc 作为测量时间间隔的标准时间。
它是由内部的两个反向器以及外部的RC组成的。
其振荡周期。
(4). 显示电路显示部分可以将处理得出的信号在显示器上显示,让人们直观的看到被测体的质量。
本实验采用LED数码管,LED数码管具有功耗低的特点。
本设计中LED显示电路采用4个1位的共阳数码管。
其原理图如下:图2-6 共阳数码管原理图要点:(1).辨认引脚:芯片的第一脚,是正放芯片,面对型号字符,然后,在芯片的左下方为第一脚。
(2).关键点的电压:芯片第一脚是供电,正确电压是 DC-5V 。
第 36 脚是基准电压,正确数值是 100mV,第 26 引脚是负电源引脚,正确电压数值是负的。