课程设计-电阻应变式称重传感器设计

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1、 智能仪器综合设计 1 电阻应变式称重传感器设计电阻应变式称重传感器设计 摘要：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：关键词：称重；Lab view；电阻应变式传感器；放大电路。 一、引言一、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

2、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。 二二 工作原理工作原理 1、 原理框图 智能仪器综合设计 2 2、 称重传感器（MS-1） MS1 型钢制“S”称

3、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。 外形尺外形尺寸寸 智能仪器综合设计 3 量程：50kg； 尺寸：A=51mm；B=13mm；C=64mm； 螺纹（公制 mm） ：M81.25； 技术指标：技术指标： 主要技术指标 单 位 技术指标 灵敏度 mV/V 20.01 30.01 非线性 %FS 0.02 滞后 重复性 0.01 零点输出 %FS 1 零点温度系数 %FS/10 0.02 额定零点温度系数 输出电阻 38510 输入电阻 35010 绝缘电阻 M 5000 供桥电压 V 10(D

4、C/AC)MAX:15(DC/AC) 温度补偿范围 1050 允许温度补偿范围 2060 允许过负荷 %FS 120 连接电缆 mm 5 连接方式 输入：红（）蓝（） 输出：黄（） 白（） 标定数据：标定数据： 标定数据 温度：25 桥压：10V.DC 阻抗：350 载荷 输出 （KG） 0 10 20 30 40 50 加载 （MV） 0 3.999 7.999 11.998 15.998 19.998 卸载 （MV） 0 4.002 8.001 11.999 15.998 智能仪器综合设计 4 转换系数转换系数 K: 应变片测量电路：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

5、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= (1) SU=U0/ (2) U0= (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; 智能仪器综合设计 5 N1 N2 N3 均为 OP07: 由于称重传感器的输出电压最大值为 19.

6、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： 智能仪器综合设计 6 4、 数据采集 数据采集用的是 NI 数据采集卡，其型号是 CB-68LP,如下图示： 由于虚拟仪器软件中的 DAQ 选择的是通道 1，所以只接采集卡的 68 和 34 管脚， 为了使电路能达到平衡在 67 和 34、 67 和 68 之间均接了阻值为 2K 的电阻， 从而使数据显示的结果能更加精确。 5、 Lab view 处理 对于数据的处理我们采用的是虚拟仪器软件（Lab view7.1）。 智能仪器综合设计 7 前面板截图： 后面板截图： 智能仪器综合设计 8 DAQ 使用方法介绍