一種高精度便攜式電子秤的設(shè)計(jì)

電子秤與傳統(tǒng)機(jī)械秤比較，其技術(shù)性能趨向精度高、速率快、穩(wěn)定性好、使用簡(jiǎn)便；其功能趨向智能化，應(yīng)用性能趨向于綜合性。目前，在商業(yè)貿(mào)易中使用的傳統(tǒng)臺(tái)式電子秤，存在較大的局限性，精度低、體積大、攜帶不便、應(yīng)用場(chǎng)所受到制約。為了解決這些問題，本文運(yùn)用傳感器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合數(shù)據(jù)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)一款便攜式電子秤一體的新型智能計(jì)量設(shè)備。

1、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在充分考慮實(shí)用性性價(jià)比和性價(jià)比的前提下，完成了電子稱的方案設(shè)計(jì)，按照功能分為為個(gè)部分：控制器部分、測(cè)量部分、數(shù)據(jù)顯示部分、鍵盤部分和電路電源部分，總體方案框圖如圖1所示。系統(tǒng)重量檢測(cè)部分是利用稱重傳感器檢測(cè)壓力信號(hào)，得到微弱的電壓信號(hào)，而后經(jīng)處理電路（如濾波電路，差動(dòng)放大電路）處理后，送單片機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量輸出，控制器接受來自A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為物體的實(shí)際質(zhì)量信號(hào)，并將其送到顯示單元中。

圖1 ?系統(tǒng)總體方案

1.1、數(shù)據(jù)采集模塊

電子秤中測(cè)力傳感器的彈性體部分采用懸臂梁結(jié)構(gòu)，懸臂梁結(jié)構(gòu)的彈性體具有強(qiáng)度高、精度高、穩(wěn)定性好、量程范圍廣、安裝時(shí)懸臂梁一端固定、一端受力，一般各種壓力或拉力的測(cè)量均采用這種結(jié)構(gòu)。

1）SP20C-G501電阻應(yīng)變式傳感器

系統(tǒng)采用SP20C-G501電阻應(yīng)變式傳感器，該稱重傳感器主要由彈性體、電阻應(yīng)變片電纜線等組成，其最大量程為1kg。稱重傳感器由組合式S型梁結(jié)構(gòu)及金屬箔式應(yīng)變計(jì)構(gòu)成，具有防塵密封、量程范圍廣、精度高、性能穩(wěn)定可靠、安裝使用方便等特點(diǎn)。SP20C-G501電阻應(yīng)變式傳感器采用電橋結(jié)構(gòu)，具有自補(bǔ)償功能、抑制溫漂能力強(qiáng)、易調(diào)零等。圖2為SP20C-G501型壓力傳感器原理圖，橋路四只應(yīng)變片貼在彈性梁上，測(cè)量電阻隨重力變化導(dǎo)致彈性梁應(yīng)變而產(chǎn)生的變化。工作原理：當(dāng)懸臂梁的彈性體受力變形時(shí)，與彈性體一體的應(yīng)變片隨之變形，在測(cè)量范圍內(nèi)應(yīng)變片的電阻值隨著呈線性變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)電壓的變化量。圖2中每個(gè)橋臂電阻變化值ΔRi＜＜Ri、初始值R1=R2=R3=R4，且電橋輸出電阻無窮大時(shí)，電橋輸出電壓Uo為

該式說明電橋的輸出電壓Uo和四個(gè)橋臂的應(yīng)變片感受的應(yīng)變量的代數(shù)和成正比。