课程设计-电阻应变式称重传感器设计 - 图文

智能仪器综合设计

电阻应变式称重传感器设计

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。 关键词：称重；Lab view；电阻应变式传感器；放大电路。

一、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。

二 工作原理

1、 原理框图

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2、 称重传感器（MS-1）

MS—1型钢制“S”称重传感器，承受拉、压外力均可，输出对称性好，结构紧凑、安装方便、规格齐全。可用于制造机电结合称、吊钩秤、料斗秤及各种专用称、工艺称等。 外形尺寸

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量程：50kg；

尺寸：A=51mm；B=13mm；C=64mm； 螺纹（公制mm）：M8×1.25； 技术指标：

主要技术指标 灵敏度 非线性 滞后 重复性 零点输出 零点温度系数 额定零点温度系数 输出电阻 输入电阻 绝缘电阻 供桥电压 温度补偿范围 允许温度补偿范围 允许过负荷 连接电缆 连接方式

标定数据：

标定数据 温度：25℃ 桥压：10V.DC 阻抗：350Ω 载荷 输出 加载 卸载

单 位 mV/V 技术指标 2±0.01 3±0.01 ±0.02 %FS 0.01 %FS %FS/10℃ Ω Ω MΩ V ℃ ℃ %FS mm ±1 ±0.02 385±10 350±10 ≥5000 10(DC/AC)MAX:15(DC/AC) －10～＋50 －20～＋60 120 Ф5 输入：红（＋）蓝（－） 输出：黄（＋） 白（－） （KG） （MV） 0 （MV） 0 0 10 3.999 4.002 20 7.999 8.001 30 11.998 11.999 40 15.998 15.998 50 19.998 3

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转换系数K:

应变片测量电路：

上图为直流供电的测量电桥原理图，其中第一臂为电阻应变片，由应变片引起的电阻变化为△R1，当R1=R2、R3=R4时，电桥的电压灵敏度SU为最大，此时有：

U0=SU=U0/U0=

(1) (2) (3)

采用差动电桥可以消除非线性误差。因此本设计电阻应变式称重传感器选用直流供电应变全桥，该电桥的电压灵敏度比单一工作应变片的电压灵敏度提高了4倍，且具有温度补偿作用。

3、 放大电路

R1=10K； R2=2.4K; R3=238K; R4=2.4K; R5=100K 放大倍数K=(R3/R2)×(R5/R4)≈4100;

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N1 N2 N3 均为OP07:

由于称重传感器的输出电压最大值为19.998毫伏，而采集卡的有效幅值范围为±10V，再加上给称重传感器施加的力达不到最大值。因此，我们对总的放大倍数定位4000倍左右。从而使放大电路的输出电压值在-10V～+10V之间，以此达到了数据采集卡的要求。

实际电路截图：

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0vid.html