电容式称重传感器课程设计

东北石油大学

课 程 设 计

课 程 传感器课程设计

题 目 电容式重量测量系统设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 测控技术与仪器12-2 学生姓名 学生学号 指导教师 邹彦艳 刘继承

2015年7 月 8

任务书

课程 传感器课程设计 题目 电容式重量测量系统

专业 测控技术与仪器 姓名 桂存斌 学号 120601240210 主要内容：

电容式重量传感器：设计的传感器根据受压不同，输出信号不同。

本设计要求完成重量传感器的设计，采用电容式设计电路。电容式称重传感器是要求把被称物体重量转换为电容容量变化的一种传感器。通常为差动变间距电容式称重传感器，采用调频电路，要求是一个具有可变参数的电容器。 基本要求：

1、按照技术要求，设想不同的设计方案并进行比较。 2、利用电容的特性设计出一种称重的应用电路。

3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图。 主要参考资料：

[1] 黄贤武.传感器原理与应用[M].北京：高等教育出版社，2004.3. [2] 李刚，林凌.现代测控电路[M].北京:高等教育出版社，2004.5.

[3]孟立凡，郑宾.传感器原理与技术[M].北京：国防工业出版社，2005.6. [4] 沙占友.集成传感器应用[M].北京：中国电力出版社，2005.12 完成期限 2015.7.4—2015.7.8 指导教师 专业负责人

2015年 7 月 1 日

传感器课程设计

摘 要

电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，它本身就是一种可变电容器，由于这种传感器具有结构简单，适应性强，体积小，动态响应好，灵敏度高，分辨率高，能实现非接触测量等特点，因而被广泛应用于位移、加速度、振动、压力、压差、液位、检测领域。此文就以电容式重量传感器来研究。

本文介绍了电容式重量传感器的结构，以及其测量电路，分析电容称重传感器的特性和相关参数选取，通过一系列的资料查询所得结果表明该电容式重量传感器具有很好的稳定性、重复性和无滞后性，具有一定的实用价值。

关键词：电容式传感器；称重；差动；放大；

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传感器课程设计

目录

一 、设计要求及用途 ............................................................................................ 1 1、功能与用途 ........................................................... 1 2、课题研究的意义 ...................................................... 1 3、国内外发展现状 ...................................................... 2 二、方案设计 .......................................................................................................... 3 方案一：电阻应变式称重传感器 ......................................... 4 方案二：电感式称重传感器 .............................................. 4 方案三：电容式重量传感器 .............................................. 4 三、电容式传感器工作原理 .................................................................................. 5 四、电路的工作原理 .............................................................................................. 6 五、单元电路设计、参数计算和器件选择 .......................................................... 7 1、单元电路设计 ................................................................................................ 7 2、器件选择 ........................................................................................................ 8 3、元器件清单 .................................................................................................... 8 六、总结 .................................................................................................................. 8

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传感器课程设计

电容式重量传感器设计

一 、设计要求及用途

1、功能与用途

设计的电容式重量传感器电路，当被称重物差动改变电容的间距而使电容发生变化时，振荡器的振荡频率发生相应变化，在鉴频器上变换为振幅的变化，经放大转换成一个直流的高电平信号输出，在称重仪表显示。要求设计的传感器具有结构简单，能实现非接触测量，适应性强，体积小，灵敏度高，分辨率高等特点。

重量传感器主要应用在各种电子衡器、工业控制领域、在线控制、安全过载报警、材料试验机等领域。如电子汽车衡、电子台秤、电子叉车、动态轴重秤、电子吊钩秤、电子计价秤、电子钢材秤、电子轨道衡、料斗秤、配料秤、罐装秤等。 2、课题研究的意义

称重计量技术的应用领域，已经遍及冶金、交通、铁道、电力、建材、化工、轻工等部门。在生产过程或工艺流程中，对各种配料称重、定量称重及现场称重技术的要求越来越高。现代的称重计量仪器或衡器，不仅要作为过程检测系统中的一个单元而具有测量、计算、控制、检验及通讯等功能。它们已成为工艺技术、预包装技术、收发货业务及商业销售行业中必不可少的组成部分，推进了工业生产和贸易交往的自动化和合理化。本文主要是针对称重传感器进行介绍。称重传感器在工业过程检测和商贸结算等方面，作为电子衡器的心脏部件而倍受重视。

传统的称重传感器主要有压电式、压磁式、电阻应变式等几种。 压电式称重传感器是利用压电材料的压电效应，当有外力作用在压电元件上，就有电压（或电荷）输出。压电式传感器形小体轻、工作频带较宽、机械强度高、刚性大、工作变形小，绝缘强度高，广泛用于机床切削力、机械振动、冲击等领域的测量。但由于外力作用在压电材料上产生的电荷只有在无泄漏的情况下才能保存，这就要求测量电路的输入阻抗近乎无限大，这很难实现。且输出能量小，低频特性比较差，只适合于各种动态力的测量。

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