CN102798453A - 一种新式电子天平 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新式电子天平，该电子天平采用了加速度传感器作为主要器件，通过力矩平衡原理来测量被测物的重量，其组成结构包括微处理控制器、加速度传感器、拉力传感器、平衡继电器、电机继电器、LCD显示器以及机械结构，所述的加速度传感器可以测量天平力臂的倾角大小，所述的平衡继电器和电机继电器可以对力臂进行平衡调节。本发明揭示了一种新式电子天平,该电子天平设计新颖、结构简单，测量方法独特，不仅性能可靠，而且精度高、体积小，具有较好的推广应用价值。

Description

一种新式电子天平
技术领域
本发明涉及一种天平，具体涉及一种新式电子天平，属于计量技术领域。
背景技术
随着电子技术和微电脑技术迅速发展，并且应用到天平领域，出现了电子天平。从上世纪七十年代末期世界上出现第一台电子天平起，短短三十几年中，发展出了各种规格、门类齐全的系列电子天平，广泛应用于各行各业质量计量。电子天平具有机械天平无法比拟的优点。它能够数字显示、直接读数、快速称量、操作简便、抗干扰能力强，并采用了微机技术使得智能化、多功能，可与打印机、计算机相联机进行在线测量，使数据统计分析等成为可能，因此应用范围越来越广泛。
现在常用的电子天平一般采用应变式传感器、电容式传感器、电磁平衡式传感器。应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器，结构简单、造价低，但精度有限，目前不能做到很高精度；电容式传感器是将被测量变化转换成电容量变化的传感器，称量速度快，性价比较高，但是输出有非线性。目前，常用的电子天平虽然结构简单，测量较为准确，但是测量不够方便，测量精度不高，性能不够稳定，体积较大不能随身携带。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种新式电子天平, 该电子天平设计新颖、结构简单，测量方法独特，不仅性能可靠，而且精度高、体积小，具有较好的推广应用价值。   
本发明是一种新式电子天平，该电子天平采用了加速度传感器作为主要器件，通过力矩平衡原理来测量被测物的重量，其组成结构包括微处理控制器、加速度传感器、拉力传感器、平衡继电器、电机继电器、LCD显示器以及机械结构，所述的加速度传感器可以测量天平力臂的倾角大小，所述的平衡继电器和电机继电器可以对力臂进行平衡调节。
在本发明一较佳实施例中，所述的加速度传感器是一种低噪声电容式的传感器，其量程为±2g，内部集成温度传感器，输出电压为0.5V-4.5V，输出型号为双路信号。
在本发明一较佳实施例中，所述的微处理控制器主要采用了C8051F021单片机芯片和A/D转换芯片，该微处理控制器通过设计的内部程序可以完成倾角测量解算、拉力测量、天平力臂角度控制和重量显示。
在本发明一较佳实施例中，所述的A/D转换芯片的采样精度为±0.2%，该A/D转换芯片可对加速度传感器与拉力传感器进行数据采集，并且采集100个数据后进行均值滤波，然后读取参数，通过单片机芯片的内部程序计算出天平所处的倾角θ状态。
在本发明一较佳实施例中，所述的微处理控制器的主要控制过程为：当天平所处的倾角θ大于0时，启动电机继电器拉动天平力臂使力臂向平衡状态转化；当θ等于0时，闭合平衡继电器使得天平力臂处在平衡状态，使用采集到的拉力传感器的数值，根据力矩平衡公式计算出重力，并且送LCD显示器显示。
本发明揭示了一种新式电子天平, 该电子天平设计新颖、结构简单，测量方法独特，不仅性能可靠，而且精度高、体积小，具有较好的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例新式电子天平的组成结构原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
图1是本发明实施例新式电子天平的组成结构原理框图；该电子天平采用了加速度传感器作为主要器件，通过力矩平衡原理来测量被测物的重量，其组成结构包括微处理控制器、加速度传感器、拉力传感器、平衡继电器、电机继电器、LCD显示器以及机械结构，所述的加速度传感器可以测量天平力臂的倾角大小，所述的平衡继电器和电机继电器可以对力臂进行平衡调节。
本发明提及的新式电子天平在简单的力臂平衡式天平上，利用了加速度传感器能迅速而准确测量物体倾角的特点，并运用拉力传感器平衡重力的原理，从而通过拉力的计算得到物体重力的数值。其中，加速度传感器是一种低噪声电容式的传感器，其量程为±2g，内部集成温度传感器，输出电压为0.5V-4.5V，输出型号为双路信号；该加速度传感器可以通过测量天平力臂的倾角来判断天平是否平衡，如果不平衡，则控制电机对天平另一端施加一定的拉力，直到力臂倾角为0，此时测量电机所施拉力，经过计算就可得到被测物体的重力值。
该新式电子天平在测量时采用微处理控制器实现智能化控制，该微处理控制器通过设计的内部程序可以完成倾角测量解算、拉力测量、天平力臂角度控制和重量显示，其内部主要采用了C8051F021单片机芯片和A/D转换芯片，其中，A/D转换芯片的采样精度为±0.2%，该A/D转换芯片可对加速度传感器与拉力传感器进行数据采集，并且采集100个数据后进行均值滤波，然后读取参数，通过单片机芯片的内部程序计算出天平所处的倾角θ状态：当天平所处的倾角θ大于0时，微处理控制器启动电机继电器拉动天平力臂使力臂向平衡状态转化；当θ等于0时，微处理控制器闭合平衡继电器使得天平力臂处在平衡状态，使用采集到的拉力传感器的数值，根据力矩平衡公式计算出重力，并且送LCD显示器显示。
本发明揭示了一种新式电子天平, 该电子天平设计新颖、结构简单，测量方法独特，不仅性能可靠，而且精度高、体积小，具有较好的推广应用价值。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种新式电子天平，其特征在于，该电子天平采用了加速度传感器作为主要器件，通过力矩平衡原理来测量被测物的重量，其组成结构包括微处理控制器、加速度传感器、拉力传感器、平衡继电器、电机继电器、LCD显示器以及机械结构，所述的加速度传感器可以测量天平力臂的倾角大小，所述的平衡继电器和电机继电器可以对力臂进行平衡调节。
2.根据权利要求1所述的新式电子天平，其特征在于，所述的加速度传感器是一种低噪声电容式的传感器，其量程为±2g，内部集成温度传感器，输出电压为0.5V-4.5V，输出型号为双路信号。
3.根据权利要求1所述的新式电子天平，其特征在于，所述的微处理控制器主要采用了C8051F021单片机芯片和A/D转换芯片，该微处理控制器通过设计的内部程序可以完成倾角测量解算、拉力测量、天平力臂角度控制和重量显示。
4.根据权利要求3所述的新式电子天平，其特征在于，所述的A/D转换芯片的采样精度为±0.2%，该A/D转换芯片可对加速度传感器与拉力传感器进行数据采集，并且采集100个数据后进行均值滤波，然后读取参数，通过单片机芯片的内部程序计算出天平所处的倾角θ状态。
5.根据权利要求3所述的新式电子天平，其特征在于，所述的微处理控制器的主要控制过程为：当天平所处的倾角θ大于0时，启动电机继电器拉动天平力臂使力臂向平衡状态转化；当θ等于0时，闭合平衡继电器使得天平力臂处在平衡状态，使用采集到的拉力传感器的数值，根据力矩平衡公式计算出重力，并且送LCD显示器显示。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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