电子称实验报告.docx

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1、季也实龄想告理工类课程名称：检测技术专业班级:14电气2学生学号：学生姓名：所属院部：机电工程学院指导教师:吴敏20J62017学年第一学期金陵科技学院教务处制实验工程名称：电子秤实验实验学时:4同组学生姓名：实验地点：c204实验日期：12.25实验成绩:批改教师：吴敏批改时间:一、实验目的1、掌握金属箔式应变片组成的称重传感器的正确使用方法，了解称重传感器的工作原理及其在电子秤中的应用。2、通过设计、安装、调试电路等实践环节，提高学生的动手能力，提高分析问题、解决问题的能力。二、实验设计要求1、设计一个电子秤，量程为01.999Kg:(1)传感器采用悬臂梁式的称重传感器(悬臂梁上贴有应变片

2、)；(2)传感器检测电路中不使用单片机。2、安装、调试电路，需要对电路进行调零、定标。注意：在进行电桥调零之前需要先进行差动放大器调零。3、写出总结报告。报告中应包括在调试过程中遇到的问题、改良方法及总结体会等。三、实验原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为:式中：宁为电阻丝电阻相对变化；女为应变灵敏系数；=与为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件。如图1所示，将四个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。图1双孔悬臂梁式

3、称重传感器结构图传感器采用悬臂梁式的称重传感器（悬臂梁上贴有应变片）是微型高精度称重悬臂梁压力传感器，实物如下列图所示：图2称重传感器安装这种传感器需要的支架实物如下列图所示：图3传感器支架图4安装效果实验中需要将10个硅码（每个20g）的实物如下列图所示：图5段码实验中的祛码要求放置于传感器的托盘上，托盘实物如下列图所示：图6托盘需要将悬臂梁压力传感器、支架和托盘安装好后再设计电路进行试验。接线方式：红线电压+E,黑线电压-E,绿线信号+S,白线信号T图7接线方式图电子秤实验原理同全桥测量原理，由以下三个局部组成：传感器、信号放大系统、称重显示局部组成。通过调节放大电路对电桥输出的放大倍数使

4、电路输出电压值为重量的对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（kg）即成一台比拟原始的电子秤。其原理框图如图8：四、设计内容1、放大电路设计(1)由于传感器测量范围是02Kg,其输出信号只有010mV左右；而A/D转换的输入应为0V1.999V,对应显示01.999Kg,当量为ImVg,因此要求放大器的放大倍数约为200倍，一般采用二级放大器组成，也可使用集成仪用放大器。(2)在电路设计过程中应考虑电路抗干扰环节、稳定性。选择低失调电压，低漂移,高稳定性，经济性的芯片。(3)电路中还应有调零和调增益的环节，才能保证电子电平没有称重时显示零读数，从而在测压力时读数正确反映被测压力。在此选用的放大器为

5、己有的集成仪用放大器AD620仪表差分放大器模块此模块的一些参数如下：1、电源：单电源524V可靠工作。内有完善的电源滤波电路，对电源要求很低,适合应用于工业等有干扰的环境中。2、输入：可以输入毫伏微伏电压信号(10uV-300mV)o3、输出：输出正、负电压信号。线性范围-3.5V+3.5V0(实测：-3.7V+3.9V)4、放大倍数：默认放大倍数10l(M)O倍可调，倍数越小带宽越大。5、尺寸：40mmx20mm0越小)+E输出+5V电压备注：信号输入，信号输出，电源输入，3个信号必须共地。图11电子称仿真原理图关于电路放大参数的计算:由图6可知：将I代入VOl,V02可得由此可得电路差模

6、闭环增益在此取Rl=R2、R5=R3,R7为由滑动变阻器构成的可变电阻。所以输出电压为对与二级放大局部电路：图13二级放大电路图利用调零旋钮调节滑阻，使R9=R10,那么在本次设计中取R8=R11,那么即电路的增益由前一级电路控制，之后的放大电路是用来调零的。此称重电路，首先由全桥差动电路中的金属应变片受力形变产生不平衡电流，可是其输出电流过小，其输出信号只有0IomV左右。普通仪表不易测量，所以要经过AD620仪表差分放大器，对其信号放大200倍与祛码的质量对应。然后对其输出电压可以用普通的万用表进行测量。对其进行定标，然后该电子称就可以用来测未知的物体质量。3、电路调试（1）调零：差动放大

7、器调零。当传感器上不放祛码时，电路检查无误后，接入电源，将差动放大器的输入端短接并与地短接，系统输出端接数显电压表选择2V档）放大电路的输出应为0V。假设不为OV,调节放大器的调零环节使电压表显示为0V。关闭主控台电源。图14调零接线图I1图15差.放斗器调零电桥调土的=OE-电桥输出接眄赢放大断输界瓢溢孽色耳王不放祛码时,检查接线无误后，接入电源，系统输出端接数显电压表（选择2V档）放大电路的输出应为0V。假设不为OV,调节电桥的调零环节使电压表显示为0V。图16电桥调零示意图图17电桥调零（2）定标：将10个祛码（每个20g）置于传感器的托盘上，调节差动放大器的满量程增益调节旋钮，使数显电

8、压表显示为0.200V（2V档测量）；拿去托盘上所有硅码，观察数显电压表是否显示为0.00V,假设不为0.00V,再次调节电桥的调零环节调零；重复上面两个步骤的定标过程，直到精确为止，把电压量纲V改为重量量纲Kg即可以称重。图18-2定标五、考前须知1、为防止损坏传感器，使用过程中要注意轻拿轻放。往传感器上放祛码定标时，要反复调零和调增益，最后的显示才能准确。2、在电路调试、定标等过程中应使用电压表、电流表监测传感器的供电电源（数字万用表电压挡测量输出电压；用模拟表电流挡测量电流）。必须保证供应传感器的电压、电流是恒定值，才能保证传感器的输出信号与被测量呈线性关系。3、接线或插拔元器件、芯片时

9、要断电。六、实验结果与体会根据实验记录数据，并计算电子秤的灵敏度1.=AU/AW,非线性误差6f。跌码个数12345678910显示质量g20406080100120140160180200称量了一下自己的质量，发现其在180g左右，与官网给出的数据大致相当。1.=UW=IOVZKGo在此取ZR1=4R2=ZR3=4R4R1=R2=R3=R4,。其非线性误差6仁0。在本次实验中感觉比拟麻烦的是对于电桥平衡的机械调零，对于微小的阻值变化，差动电桥的输出电压不易于调节为Oo定标的过程要反复进行，对于祛码拿去不为0,要调节电压放大器的调0旋钮，对于硅码全放在上面不为2V的情况要调节放大旋钮，将之调节到2Vo实验要求细心，对实验的原理要有一定的理解，通过此次实验获益良多，提高了自己对于检测技术学科的认知。尤其是加深了对差动全桥检测技术应用的了解。