CN204064410U - 一种基于电阻应变片的电子秤 - Google Patents

Abstract

本实用新型属涉及一种称量工具，具体涉及一种基于电阻应变片的电子秤，目的在于使结构简单，运行可靠，精度高，调校时间短，所采用的技术方案为：包括用于感应重量信号的电阻应变式传感器，电阻应变式传感器的输出端连接三运放放大器，三运放放大器连接A/D转换器，A/D转换器连接单片机系统，单片机系统的输出端连接LED显示器；电阻应变式传感器采用桥式测量电路，桥式测量电路连接稳压电源Uin。

Description

一种基于电阻应变片的电子秤

技术领域

本实用新型属涉及一种称量工具，具体涉及一种基于电阻应变片的电子秤。

背景技术

目前市场上使用的称量工具，或者是结构复杂，或者运行不可靠，且成本高，精度稳定性不好，调正时间长，易损件多，维修困难，装机容量大，能源消耗大，生产成本高。而且目前市场上电子秤产品的整体水平不高，部分小型企业产品质量差且技术力量薄弱，设备不全，缺乏产品的开发能力，产品质量在低水平徘徊。因此，有针对性地开发出一套有使用价值的电子秤系统，从技术上克服上述诸多缺点，改善电子秤系统在应用中的不足之处，具有现实意义。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种结构简单，运行可靠，精度高，调校时间短的基于电阻应变片的电子秤。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括用于感应重量信号的电阻应变式传感器，电阻应变式传感器的输出端连接三运放放大器，三运放放大器连接A/D转换器，A/D转换器连接单片机系统，单片机系统的输出端连接LED显示器；

所述的电阻应变式传感器采用桥式测量电路，桥式测量电路连接稳压电源Uin。

所述的桥式测量电路包括四个电阻应变片电阻、电桥平衡电位RW1、以及加热丝，四个电阻应变片电阻分别构成单臂桥、半桥和全臂桥电路，四个电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为350Ω，加热丝阻值为50Ω。

所述的电阻应变片电阻采用的电阻应变片K值为2，机械应变度为0.000001～0.001，电阻变化范围为0.0005～0.1Ω。

所述的A/D转换器采用ADC0809逐次逼近式A/D模数转换器。

所述的单片机系统采用P89C58X2单片机作为信号处理的控制核心。

所述的单片机系统通过8155并行口扩展芯片连接LED显示器。

所述的LED显示器为N位LED显示器，N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。

所述的LED显示器为LED动态显示方式。

所述的LED显示器的所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。

与现有技术相比，本实用新型把被测物体的重量通过电阻应变式传感器将重量信号转化为电压信号输出，三运放大电路把来自电阻应变式传感器微弱信号放大，放大后的电压信号经过模数转换把模拟量转换成数字量，数字量通过数字显示器显示重量。电阻应变式传感器的测量电路为全桥测量电路，电阻应变片电阻作为桥臂电阻接在电桥电路中，无压力时，电桥平衡，输出电压为零；有压力时，电桥的桥臂电阻值发生变化，电桥失去平衡，有相应电压输出，三运放大电路是把电阻应变式传感器的微弱信号放大，以满足模数转换的要求，三运放大器为高阻输入，低阻输出，保证了测量的准确，调校时间短。本实用新型结构简单，运行可靠，精度高，调校时间短。

更进一步，单片机系统器件采用静态设计，可提供很宽的操作频率范围，频率可降至0，可实现节电模式空闲模式和掉电模式空闲模式冻结CPU，但RAM定时器串口和中断系统仍然可以工作，掉电模式保存RAM的内容。复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后撤销复位信号，为可靠起见电源稳定后，还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

更进一步，在多位LED显示时，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制，这样的设计简化了电路，降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型工作原理框图；

图2为本实用新型工作电路原理图；

图3为测量电路的全桥电路图；

图4为三运放大电路结构图；

图5为A/D转换电路结构图；

图6为单片机系统电路图；

图7为LED显示电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。

一种基于电阻应变片的电子秤，包括用于感应重量信号的电阻应变式传感器，电阻应变式传感器的输出端连接三运放大电路，三运放大电路连接A/D转换器，A/D转换器连接单片机系统，单片机系统使用LED显示块构成的LED显示器；

电阻应变式传感器的测量电路为桥式测量电路，桥式测量电路有四个电阻应变片电阻，并且分别构成单臂桥、半桥和全臂桥电路,电阻应变式传感器的测量电路中电阻应变片电阻R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω，测量电桥的电源由稳压电源Uin供给,电阻应变片电阻的电阻应变片K为2，机械应变度为0.000001～0.001，电阻应变片的电阻变化范围为0.0005～0.1Ω，电阻应变式传感器上设置有托盘，A/D转换器采用ADC0809。

单片机系统采用Philips公司的P89C58X2单片机作为信号处理的控制核心，单片机系统设有复位电路，单片机系统连接8155并行口扩展芯片。

LED显示器为LED显示块构成的N位LED显示器，N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线，LED显示器为LED动态显示方式，LED显示器为多位LED显示，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。

参见图1，本实用新型基本工作原理：测量过程是把被测物体的重量通过传感器将重量信号转化为电压信号输出，放大系统把来自传感且微弱信号放大，放大后的电压信号经过模数转换把模拟量转换成数字量，数字量通过数字显示器显示重量。传感器的测量电路选用全桥测量电路，应变电阻作为桥臂电阻接在电桥电路中。无压力时，电桥平衡，输出电压为零；有压力时，电桥的桥臂电阻值发生变化，电桥失去平衡，有相应电压输出。三运放大电路是把传感器的微弱信号放大，以满足模数转换的要求，为保证测量的准确，运放大放大器应该尽量做到高阻输入低阻输出，因此一般选用运算系统组成放大电路。

参见图2和图3，电阻应变式传感器的测量电路：电阻应变片K值很小约为2，机械应变度约为0.000001—0.001，电阻应变片的电阻变化范围为0.0005—0.1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。

在本实用新型中采用的电阻应变式传感器的测量电路为桥式测量电路。桥式测量电路有四个电阻，其中任何一个都可以是电阻应变片电阻，并且分别构成单臂桥，半桥和全臂桥电路。R1*R2＝R3*R4输出电压为零，否则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，电桥能够精确地测量微小的电阻变化。

测量电路是电子秤设计电路中是一个重要的环节，我们在制作的过程中应尽量选择好元件，调整好测量的范围的精确度，以避免减小测量数据的误差。

参见图2和图4，三运放大电路：本实用新型采用三运放大电路，主要的元件就是三运放大器。在用A/D转换和数字采集的单片机系统中，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。

参见图2、图3和图4，全桥电路与三运放大电路的工作过程为：电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4组成测量电桥，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右，测量电桥的电源由稳压电源Uin供给。将差动放大器调零，合上电源开关，调节电桥平衡电位RW1，使数显表显示0.00V。将10只标准砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器RW3(增益即满量程调节)使数显表显示为0.200V(2V档测量)或－0.200V。拿去托盘上的所有砝码，调节电位器R W4(零位调节)使数显表显示为0.0000V。重复2、3步骤的标定过程，一直到精确为止，把电压量纲V改为重量纲g，就可以称重。成为一台原始的电子秤。

参见图5，A/D转换器：A/D转换器采用ADC0809，ADC0809是采用CMOS工艺制成的八位八通道单片A/D逐次逼近型转换器，逐次逼近型转换器包括1个比较器，1个数模转换控制器，1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元，转换中的逐次逼近是按对分原理由控制逻辑单元完成的，它原理简单，便于实现，不存在延迟问题。

参见图6，单片机系统：本系统采用Philips公司出产的P89C52系列单片机，该系列单片机是采用高性能的静态80C51设计，由先进CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存储器。全部支持12时钟和6时钟操作P89C51X2和P89C52X2/54X2/58X2，分别包含128字节和256字节RAM，32条I/O口线，3个16位定时/计数器，6输入4优先级嵌套中断结构，1个串行I/O口可用于多机通信I/O扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路。

此外由于器件采用了静态设计可提供很宽的操作频率范围频率可降至0，可实现两个由软件选择的节电模式空闲模式和掉电模式空闲模式冻结CPU，但RAM定时器串口和中断系统仍然可以工作，掉电模式保存RAM的内容。

复位电路的基本功能是系统上电时提供复位信号直至系统电源稳定后撤销复位信号为可靠起见电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。

参见图7，LED显示电路：LED显示块是由发光二极管显示字段的显示器件。在单片机应用系统中通常使用的是七段LED。这种显示块有共阴极与共阳极两种。共阴极LED显示块的发光二极管阴极共地。当某个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管点亮；共阳极LED显示块的发光二极管阳极并接。

LED显示器与显示方式：在单片机应用系统中使用LED显示块构成N位LED显示器，N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。根据显示方式不同，位选线与段选线的连接方法不同。段选线控制字符选择，位选线控制显示位的亮、暗。

LED显示器有静态显示与动态显示两种方式。我们使用的为动态显示LED动态显示方式。

在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，而共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。

Claims (8)

1.一种基于电阻应变片的电子秤，其特征在于：包括用于感应重量信号的电阻应变式传感器，电阻应变式传感器的输出端连接三运放放大器，三运放放大器连接A/D转换器，A/D转换器连接单片机系统，单片机系统的输出端连接LED显示器；

所述的电阻应变式传感器采用桥式测量电路，桥式测量电路连接稳压电源Uin。

2.根据权利要求1所述的基于电阻应变片的电子秤，其特征在于：所述的桥式测量电路包括四个电阻应变片电阻、电桥平衡电位RW1、以及加热丝，四个电阻应变片电阻分别构成单臂桥、半桥和全臂桥电路，四个电阻应变片电阻R1、R2、R3、R4的阻值均为350Ω，加热丝阻值为50Ω。

3.根据权利要求2所述的基于电阻应变片的电子秤，其特征在于：所述的电阻应变片电阻采用的电阻应变片K值为2，机械应变度为0.000001～0.001，电阻变化范围为0.0005～0.1Ω。

4.根据权利要求1所述的基于电阻应变片的电子秤，其特征在于：所述的A/D转换器采用ADC0809逐次逼近式A/D模数转换器。

5.根据权利要求1所述的基于电阻应变片的电子秤，其特征在于：所述的单片机系统采用P89C58X2单片机作为信号处理的控制核心。

6.根据权利要求5所述的基于电阻应变片的电子秤，其特征在于：所述的单片机系统通过8155并行口扩展芯片连接LED显示器。

7.根据权利要求1所述的基于电阻应变片的电子秤，其特征在于：所述的LED显示器为N位LED显示器，N位LED显示器有N根位选线和8*N根段选线。

8.根据权利要求7所述的基于电阻应变片的电子秤，其特征在于：所述的LED显示器的所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/O口控制，共阴极点或共阳极点分别由响应的I/O口线控制。