基于电阻式应变片称重仪的设计毕业论文

基于电阻式应变片称重仪的设计毕业论文内容摘要：

.随着集成电路技术的发展 ,传感器的测量电路也逐渐开始集成芯片化。 电阻应变式传感器就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化 , 再经相应的测量电路而最后 显示或记录被测量值的变化。 在这里，我们用电阻应变式传感器作为测量电路的核心。 并应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度。 电阻应变式传感器的组成以及原理 电阻应变片由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。 根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。 而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。 一般均 为几十欧至几十千欧左右。 电阻应变式传感器简称电阻应变计。 当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。 通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即 可测得重力、变形、扭矩等机械参数。 工作原理： 在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为 电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。 电阻应变式传感器的测量电路 电阻应变片的电阻变化范围为 — 欧姆。 所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。 桥式测量电路有四个电阻，电桥的一个对角线接入工作电压 E，另一个对角线为输出电压 Uo。 其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，否则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。 测量电桥如图 221： 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 3 图 221测量电桥 它由箔式电阻应变片电阻 R R R R4组成测量电桥，测量电桥的电源由稳压电源 E 供给。 物体的重量不同，电桥不平衡程度不同，指针式电表指示的数值也不同。 滑动式线性可变电阻器 RP1作为物体重量弹性应变的传感器，组成零调整电路，当载荷为 0时，调节 RP1使数码显示屏显示零。 这里若考虑系统高稳定性，可选用 TedeaHuntleigh 的 2kg拉式称重传感器。 R1 R2 R3 R4 R5 R6 RP1 E 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 4 第 3 章 差动放大电路 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号 ，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。 特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。 设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。 差动放大电路基本电路图 31 图 31 差动放大电路的基本电路 差动放大电路的原理 本次设计中，要求用一个放大电路，即差动放大电路，主要的元件就是差动放大器。 在许多需要 用 A/D转换和数字采集的单片机系统中， 多数 情况下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍数的放大，才能满足 A/D转换器对输入信号电平的要求， 在此 情况下，就必须选择一种符合要求的放大器。 仪表 仪器放大器 的选型很多，我们这里介绍一种用途非常广泛的仪表放大器，就是典型的差动放大器。 它只需 高精度 LM358 和几只电阻器，即可V1 V2 VCC VEE RC1 RC2 ui1 ui2 uo RB1 RB2 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 5 构成性能优越的仪表用放大器。 广泛应用于工业自动控制、仪器仪表、电气测量等 数字采集的系统中。 本设计中差动放大电路结构图如下 311： 图 311 推导过程： I=721RVV ii  Vo=(R8+R7+R8)I =(1+782RR )Vi， 则 Avf=1+782RR 放大电路与 ICL7107 的 连线示意图 312 如下： A1 ∞ A2 ∞ R8 R8 R7 Vo Vi Vi1 Vi2 I 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 6 图 312 A1 ∞ A2 ∞ R8=30K R8=30K R7= K 5V IN IN+ Vref+ Vref COM Rp2 1M V+ RP3 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 7 所用芯片 LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式。 它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 芯片如图 321： 图 321 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 8 第 4 章 A/D转换 电路 A/D 转化电路。 亦称 “ 模拟数字转换器 ” ，简称 “ 模数转换器 ”。 将模拟量或连续变化的量进行量化（离散化），转换为相应的数字量的电路。 A/D 变换包含三个部分：抽样、量化和编码。 一般情况下，量化和编码是同时完成的。 抽样是将模拟信号在时间上离散化的过程； 量化是将模拟信号在幅度上离散化的过程； 编码是指将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。 A/D 转换的 作用是进行模数转换，把接收到的模拟信号转换成数字信号 输出。 在选择 A/D 转换时，先要确定 A/D 转换的位数，该设计运用的是双积分式 A/D转换器 ICL7107， A/D转换误的位数确定与整个测量控制系统所需测量控制的范围和精度有关，系统精度涉及的环节很多，包括传感器的变换精。