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电子秤的设计 - 下载本文

2、 三运放数据放大器

图4 三运放数据放大器 如图4所示为常用的三运放数据放大器原理图。

电路中的三个运放都接成了比例运算电路的形式。电路包含两个放大级,A1、A2组 成第一级,二者均为同相输入方式,因而输入电阻很高。由于电路结构对称,因此漂移可以互相抵消。第二级的A3为差分输入方式,将差分输入转换为单端输出。在本电路中,要求元件参数严格对称,即R2?R3 ,R4?R5 ,R6?R7 ,R8?R9[4]。

在实际搭建电路时很难达到电阻参数的严格对称,所以此电路也不适合。

3、 集成仪表放大器

ad623 是一个集成单电源仪表放大器,它能在单电源( + 3v~ + 12v) 下提供满电源幅度的输出,ad623 允许使用单个增益设置电阻进行增益编程,以得到良好的用户灵活性。在无外接电阻的条件下,ad623 被设置为单位增益;外接电阻后,ad623 可编程设置增益,其增益最高可达1000 倍。ad623 通过提供极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比(ac cmrr) 而保持最小的误差,线路噪声及谐波将由于共模抑制比在高达200hz 时仍保持恒定而受到抑制。虽然ad623 在单电源方式进行优化设计,但当它工作于双电源( ±2. 5~ ±6v) 时,仍能提供优良的性能。低功耗(3v 时1. 5mw) 、宽电源电压范围、满电源幅度输出。其引脚排列如图5所示。

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图5 AD623引脚图

输入信号加到作为电压缓冲器的pnp 晶体管上,并且提供一个共模信号到输入放大器,每个放大器接入一个精确的50kω 的反馈电阻,以保证增益可编程。差分输出为:

VO?100K????1??VC

RG??然后差分电压通过输出放大器转变为单端电压。6 脚的输出电压以5 脚的电位为基准进行测量;级(5脚) 的阻抗是100kω ,在需要电压/ 电流转换的应用中仅仅需要在5 脚与6 脚之间连接一只小电阻。+vs 和- vs 接双极性电源(vs = ±2. 5v~ ±6v)或单电源( + vs = 3. 0v~12v , - vs = 0) ?拷缭匆糯拥缛萑ヱ。去耦电容最好选用0. 1μf 的瓷片电容和10μf 的钽电解电容。AD623 的增益g 由rg 进行电阻编程,或更准确的说,由1 脚和8 脚之间的阻抗来决定。[5]

最终我选则AD623作为差模电压的放大器件。

四、 总方案设计

为能达到实验及测量所要求的目的,即:既能进行单桥测量,又能进行半桥和全桥的测量,我认真的思索了切换电路的设计。最终我选用一个双刀三掷开关来达到简易切换的目的。最终的总电路图见图6。

为使称重臂能达到一定的承重能力,并能有较好的形变量,我选择硬铝作为称重臂的制作材料。搭配塑料制的托盘,倒四棱锥结构使受力点单一且稳定。

为能使称重设备受到外界干扰尽可能的小,我选取制作音箱的胶合木材料作为主体材料,这样能使外界的振动最小的干扰到承重臂。最终的实物图见图7。

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图6 总电路图

五、 验证及分析

质量0 100 200 300 400 500 600 M

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输出2 28 52 83 122 148 163 U0平均灵敏表2 金属箔式电阻式应变片单臂电桥

质量0 100 200 300 400 500 600 26.92 M输出0 53 108 163 222 282 339 U0平均灵敏表3 金属箔式电阻式应变片双臂电桥

质量0 100 200 300 400 500 600 57.5 M输出-2 55 125 185 252 325 385 U0平均灵敏表4 金属箔式电阻式应变片双差动全桥电桥

经过实验,由表可知:单臂电桥只接一个电阻应变片,双臂电桥接两个电阻应变片,双差动全桥接了四个电阻应变片,且按它们的受力方向接成差动形式。接入电阻应变片数目越多,其灵敏度越大。

120.92 六、 心得体会

经过对电子秤的制作,我加深了对传感器的理解以及更加了解到日常生活中传感器与我们生活关系的密切。在现在这个电子消费品充斥着大街小巷的时代,要更加了解各个用

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电器体现出来的智能化就必须对传感器有更加深入的了解。

为了以后更好的应用各种传感器,以制作更加高效智能的用电器,在日常生活中我应该更细心的了解一些智能电器的常识,并发动脑筋带着创新的思路多多尝试,多多实践。努力成为一个设计更智能用电器的人。

参考文献

[1] 百度文库 电子秤设计与制作。

[2] 黄小安 传感器日常应用常识[M]. 北京: 科学出版社, 2002, 719-730 [3] 范科 常用电子传感器参数手册[M]. 北京: 工业出版社,2001.6

[4] 杨素行 模拟电子技术基础简明教程[M]. 北京: 高等教育出版社,2006,978-7 [5]

百度文库 AD623参数手册。

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