一種基于電阻應(yīng)變片的電子秤的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬涉及一種稱量工具，具體涉及一種基于電阻應(yīng)變片的電子秤，目的在于使結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，精度高，調(diào)校時(shí)間短，所采用的技術(shù)方案為：包括用于感應(yīng)重量信號(hào)的電阻應(yīng)變式傳感器，電阻應(yīng)變式傳感器的輸出端連接三運(yùn)放放大器，三運(yùn)放放大器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)的輸出端連接LED顯示器；電阻應(yīng)變式傳感器采用橋式測量電路，橋式測量電路連接穩(wěn)壓電源Uin。
【專利說明】—種基于電阻應(yīng)變片的電子秤

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬涉及一種稱量工具，具體涉及一種基于電阻應(yīng)變片的電子秤。

【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上使用的稱量工具，或者是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者運(yùn)行不可靠，且成本高，精度穩(wěn)定性不好，調(diào)正時(shí)間長，易損件多，維修困難，裝機(jī)容量大，能源消耗大，生產(chǎn)成本高。而且目前市場上電子秤產(chǎn)品的整體水平不高，部分小型企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量差且技術(shù)力量薄弱，設(shè)備不全，缺乏產(chǎn)品的開發(fā)能力，產(chǎn)品質(zhì)量在低水平徘徊。因此，有針對(duì)性地開發(fā)出一套有使用價(jià)值的電子秤系統(tǒng)，從技術(shù)上克服上述諸多缺點(diǎn)，改善電子秤系統(tǒng)在應(yīng)用中的不足之處，具有現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實(shí)用新型提出一種結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，精度高，調(diào)校時(shí)間短的基于電阻應(yīng)變片的電子秤。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為:包括用于感應(yīng)重量信號(hào)的電阻應(yīng)變式傳感器，電阻應(yīng)變式傳感器的輸出端連接三運(yùn)放放大器，三運(yùn)放放大器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)的輸出端連接LED顯示器；
[0005]所述的電阻應(yīng)變式傳感器采用橋式測量電路，橋式測量電路連接穩(wěn)壓電源Uin。
[0006]所述的橋式測量電路包括四個(gè)電阻應(yīng)變片電阻、電橋平衡電位RW1、以及加熱絲，四個(gè)電阻應(yīng)變片電阻分別構(gòu)成單臂橋、半橋和全臂橋電路，四個(gè)電阻應(yīng)變片電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為350 Ω，加熱絲阻值為50 Ω。
[0007]所述的電阻應(yīng)變片電阻采用的電阻應(yīng)變片K值為2，機(jī)械應(yīng)變度為0.000001?0.001，電阻變化范圍為0.0005?0.1 Ω。
[0008]所述的A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0009]所述的單片機(jī)系統(tǒng)采用P89C58X2單片機(jī)作為信號(hào)處理的控制核心。
[0010]所述的單片機(jī)系統(tǒng)通過8155并行口擴(kuò)展芯片連接LED顯示器。
[0011]所述的LED顯示器為N位LED顯示器，N位LED顯示器有N根位選線和8*N根段選線。
[0012]所述的LED顯示器為LED動(dòng)態(tài)顯示方式。
[0013]所述的LED顯示器的所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O 口控制，共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的I/o 口線控制。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型把被測物體的重量通過電阻應(yīng)變式傳感器將重量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出，三運(yùn)放大電路把來自電阻應(yīng)變式傳感器微弱信號(hào)放大，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量通過數(shù)字顯示器顯示重量。電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路為全橋測量電路，電阻應(yīng)變片電阻作為橋臂電阻接在電橋電路中，無壓力時(shí)，電橋平衡，輸出電壓為零；有壓力時(shí)，電橋的橋臂電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，有相應(yīng)電壓輸出，三運(yùn)放大電路是把電阻應(yīng)變式傳感器的微弱信號(hào)放大，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換的要求，三運(yùn)放大器為高阻輸入，低阻輸出，保證了測量的準(zhǔn)確，調(diào)校時(shí)間短。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，精度高，調(diào)校時(shí)間短。
[0015]更進(jìn)一步，單片機(jī)系統(tǒng)器件采用靜態(tài)設(shè)計(jì)，可提供很寬的操作頻率范圍，頻率可降至0，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電模式空閑模式和掉電模式空閑模式凍結(jié)CPU，但RAM定時(shí)器串口和中斷系統(tǒng)仍然可以工作，掉電模式保存RAM的內(nèi)容。復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號(hào)，為可靠起見電源穩(wěn)定后，還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。
[0016]更進(jìn)一步，在多位LED顯示時(shí)，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O 口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的I/o 口線控制，這樣的設(shè)計(jì)簡化了電路，降低了成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型工作原理框圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型工作電路原理圖；
[0019]圖3為測量電路的全橋電路圖；
[0020]圖4為三運(yùn)放大電路結(jié)構(gòu)圖；
[0021 ]圖5為A/D轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖6為單片機(jī)系統(tǒng)電路圖；
[0023]圖7為LED顯示電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0025]一種基于電阻應(yīng)變片的電子秤，包括用于感應(yīng)重量信號(hào)的電阻應(yīng)變式傳感器，電阻應(yīng)變式傳感器的輸出端連接三運(yùn)放大電路，三運(yùn)放大電路連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)使用LED顯示塊構(gòu)成的LED顯示器；
[0026]電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路為橋式測量電路，橋式測量電路有四個(gè)電阻應(yīng)變片電阻，并且分別構(gòu)成單臂橋、半橋和全臂橋電路，電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路中電阻應(yīng)變片電阻Rl = R2 = R3 = R4 = 350 Ω，加熱絲阻值為50 Ω，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源Uin供給，電阻應(yīng)變片電阻的電阻應(yīng)變片K為2，機(jī)械應(yīng)變度為0.000001?0.001，電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為0.0005?0.1 Ω，電阻應(yīng)變式傳感器上設(shè)置有托盤，A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809。
[0027]單片機(jī)系統(tǒng)采用Philips公司的P89C58X2單片機(jī)作為信號(hào)處理的控制核心，單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)有復(fù)位電路，單片機(jī)系統(tǒng)連接8155并行口擴(kuò)展芯片。
[0028]LED顯示器為LED顯示塊構(gòu)成的N位LED顯示器，N位LED顯示器有N根位選線和8*N根段選線，LED顯示器為LED動(dòng)態(tài)顯示方式，LED顯示器為多位LED顯示，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O 口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的I/O 口線控制。
[0029]參見圖1，本實(shí)用新型基本工作原理:測量過程是把被測物體的重量通過傳感器將重量信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)輸出，放大系統(tǒng)把來自傳感且微弱信號(hào)放大，放大后的電壓信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量通過數(shù)字顯示器顯示重量。傳感器的測量電路選用全橋測量電路，應(yīng)變電阻作為橋臂電阻接在電橋電路中。無壓力時(shí)，電橋平衡，輸出電壓為零；有壓力時(shí)，電橋的橋臂電阻值發(fā)生變化，電橋失去平衡，有相應(yīng)電壓輸出。三運(yùn)放大電路是把傳感器的微弱信號(hào)放大，以滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換的要求，為保證測量的準(zhǔn)確，運(yùn)放大放大器應(yīng)該盡量做到高阻輸入低阻輸出，因此一般選用運(yùn)算系統(tǒng)組成放大電路。
[0030]參見圖2和圖3，電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路:電阻應(yīng)變片K值很小約為2，機(jī)械應(yīng)變度約為0.000001—0.001，電阻應(yīng)變片的電阻變化范圍為0.0005—0.1歐姆。所以測量電路應(yīng)當(dāng)能精確測量出很小的電阻變化，在電阻應(yīng)變傳感器中做常用的是橋式測量電路。
[0031]在本實(shí)用新型中采用的電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路為橋式測量電路。橋式測量電路有四個(gè)電阻，其中任何一個(gè)都可以是電阻應(yīng)變片電阻，并且分別構(gòu)成單臂橋，半橋和全臂橋電路。R1*R2 = R3*R4輸出電壓為零，否則就有電壓輸出，可利用靈敏檢流計(jì)來測量，電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。
[0032]測量電路是電子秤設(shè)計(jì)電路中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，我們?cè)谥谱鞯倪^程中應(yīng)盡量選擇好元件，調(diào)整好測量的范圍的精確度，以避免減小測量數(shù)據(jù)的誤差。
[0033]參見圖2和圖4，三運(yùn)放大電路:本實(shí)用新型采用三運(yùn)放大電路，主要的元件就是三運(yùn)放大器。在用A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集的單片機(jī)系統(tǒng)中，傳感器輸出的模擬信號(hào)都很微弱，必須通過一個(gè)模擬放大器對(duì)其進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，才能滿足A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)電平的要求。
[0034]參見圖2、圖3和圖4，全橋電路與三運(yùn)放大電路的工作過程為:電阻應(yīng)變片電阻R1、R2、R3、R4組成測量電橋，Rl = R2 = R3 = R4 = 350 Ω，加熱絲阻值為50 Ω左右，測量電橋的電源由穩(wěn)壓電源Uin供給。將差動(dòng)放大器調(diào)零，合上電源開關(guān)，調(diào)節(jié)電橋平衡電位RWl，使數(shù)顯表顯示0.0OV0將10只標(biāo)準(zhǔn)砝碼全部置于傳感器的托盤上，調(diào)節(jié)電位器RW3 (增益即滿量程調(diào)節(jié))使數(shù)顯表顯示為0.200V(2V檔測量)或一 0.200V。拿去托盤上的所有砝碼，調(diào)節(jié)電位器R W4(零位調(diào)節(jié))使數(shù)顯表顯示為0.0000V。重復(fù)2、3步驟的標(biāo)定過程，一直到精確為止，把電壓量綱V改為重量綱g，就可以稱重。成為一臺(tái)原始的電子秤。
[0035]參見圖5，A/D轉(zhuǎn)換器:A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809，ADC0809是采用CMOS工藝制成的八位八通道單片A/D逐次逼近型轉(zhuǎn)換器，逐次逼近型轉(zhuǎn)換器包括I個(gè)比較器，I個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換控制器，I個(gè)逐次逼近寄存器(SAR)和I個(gè)邏輯控制單元，轉(zhuǎn)換中的逐次逼近是按對(duì)分原理由控制邏輯單元完成的，它原理簡單，便于實(shí)現(xiàn)，不存在延遲問題。
[0036]參見圖6，單片機(jī)系統(tǒng):本系統(tǒng)采用Philips公司出產(chǎn)的P89C52系列單片機(jī)，該系列單片機(jī)是采用高性能的靜態(tài)80C51設(shè)計(jì)，由先進(jìn)CMOS工藝制造并帶有非易失性Flash程序存儲(chǔ)器。全部支持12時(shí)鐘和6時(shí)鐘操作P89C51X2和P89C52X2/54X2/58X2，分別包含128字節(jié)和256字節(jié)RAM，32條I/O 口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6輸入4優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)，I個(gè)串行I/O 口可用于多機(jī)通信I/O擴(kuò)展或全雙工UART以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。
[0037]此外由于器件采用了靜態(tài)設(shè)計(jì)可提供很寬的操作頻率范圍頻率可降至0，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)由軟件選擇的節(jié)電模式空閑模式和掉電模式空閑模式凍結(jié)CPU，但RAM定時(shí)器串口和中斷系統(tǒng)仍然可以工作，掉電模式保存RAM的內(nèi)容。
[0038]復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號(hào)為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。
[0039]參見圖7，LED顯示電路:LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。這種顯示塊有共陰極與共陽極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接。
[0040]LED顯示器與顯示方式:在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用LED顯示塊構(gòu)成N位LED顯示器，N位LED顯示器有N根位選線和8*N根段選線。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法不同。段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮、暗。
[0041]LED顯示器有靜態(tài)顯示與動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。我們使用的為動(dòng)態(tài)顯示LED動(dòng)態(tài)顯
,」、O
[0042]在多位LED顯示時(shí)，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O 口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的I/O 口線控制。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電阻應(yīng)變片的電子秤，其特征在于:包括用于感應(yīng)重量信號(hào)的電阻應(yīng)變式傳感器，電阻應(yīng)變式傳感器的輸出端連接三運(yùn)放放大器，三運(yùn)放放大器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器連接單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)的輸出端連接LED顯示器； 所述的電阻應(yīng)變式傳感器采用橋式測量電路，橋式測量電路連接穩(wěn)壓電源Uin。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電阻應(yīng)變片的電子秤，其特征在于:所述的橋式測量電路包括四個(gè)電阻應(yīng)變片電阻、電橋平衡電位RW1、以及加熱絲，四個(gè)電阻應(yīng)變片電阻分別構(gòu)成單臂橋、半橋和全臂橋電路，四個(gè)電阻應(yīng)變片電阻Rl、R2、R3、R4的阻值均為350 Ω，加熱絲阻值為50 Ω。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電阻應(yīng)變片的電子秤，其特征在于:所述的電阻應(yīng)變片電阻采用的電阻應(yīng)變片K值為2，機(jī)械應(yīng)變度為0.000001?0.001，電阻變化范圍為0.0005 ?0.1 Ω。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電阻應(yīng)變片的電子秤，其特征在于:所述的A/D轉(zhuǎn)換器采用ADC0809逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電阻應(yīng)變片的電子秤，其特征在于:所述的單片機(jī)系統(tǒng)采用P89C58X2單片機(jī)作為信號(hào)處理的控制核心。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電阻應(yīng)變片的電子秤，其特征在于:所述的單片機(jī)系統(tǒng)通過8155并行口擴(kuò)展芯片連接LED顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電阻應(yīng)變片的電子秤，其特征在于:所述的LED顯示器為N位LED顯示器，N位LED顯示器有N根位選線和8*N根段選線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電阻應(yīng)變片的電子秤，其特征在于:所述的LED顯示器的所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O 口控制，共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由響應(yīng)的I/O 口線控制。
【文檔編號(hào)】G01G3/14GK204064410SQ201420381087
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】兀旦暉, 趙晨飛, 楊萍 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)