课程设计-电阻应变式称重传感器设计.doc

《课程设计-电阻应变式称重传感器设计.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电阻应变式称重传感器设计摘要：在分析重力传感器信号特性的基础上，模块化地设计了称重传感器信号的调理电路并对其进行了仿真实验。结果表明：电路能实时、准确地处理信号，且工作稳定，可靠，重复性好，抗干扰能力强，可实现精密测量的目的。关键词：称重；Labview；电阻应变式传感器；放大电路。一、引言随着现代数据采集系统的不断发展，对高精度信号调理技术的要求也越来越高。由于传感器输出的信号往往存在温漂、信号比较小及非线性等问题，因此它的信号通常不能被控制元件直接接收，这样一来，信号调理电路就成为数据采集系统中不可缺少的一部分，并且其电路设计的优化程度直接关系到数据采集系

2、统的精度和稳定性。在称重传感器信号检测中，检测精度受到诸多因素的影响，其中电桥激励电压源的精度和稳定度是影响信号精确度的重要因素之一。电桥输出与激励电压成正比，因此，激励电压出现任何漂移都将导致电桥输出出现相应的漂移。并且现场工作环境恶劣，可能存在粉尘、振动、噪声以及电磁干扰等，称重传感器输出的几百微伏至几十毫伏信号极易受到干扰。所以研究抗干扰能力强、实时性好的信号变送和传输技术对保证检测精度具有重要意义。二工作原理1、原理框图1、称重传感器（MS-1）MS—1型钢制“S”称重传感器，承受拉、压外力均可，输出对称性好，结构紧凑、安装方便、规格齐全。可用于制造机

3、电结合称、吊钩秤、料斗秤及各种专用称、工艺称等。外形尺寸量程：50kg；尺寸：A=51mm；B=13mm；C=64mm；螺纹（公制mm）：M8×1.25；技术指标：主要技术指标单位技术指标灵敏度mV/V2±0.013±0.01非线性%FS±0.02滞后重复性0.01零点输出%FS±1零点温度系数%FS/10℃±0.02额定零点温度系数输出电阻Ω385±10输入电阻Ω350±10绝缘电阻MΩ≥5000供桥电压V10(DC/AC)MAX:15(DC/AC)温度补偿范围℃－10～＋50允许温度补偿范围℃－20～＋60允许过负荷%FS120连接电缆mmФ5连接方式输入

4、：红（＋）蓝（－）输出：黄（＋）白（－）标定数据：标定数据温度：25℃桥压：10V.DC阻抗：350Ω载荷输出（KG）01020304050加载（MV）03.9997.99911.99815.99819.998卸载（MV）04.0028.00111.99915.998转换系数K:应变片测量电路：上图为直流供电的测量电桥原理图，其中第一臂为电阻应变片，由应变片引起的电阻变化为△R1，当R1=R2、R3=R4时，电桥的电压灵敏度SU为最大，此时有：U0=(1)SU=U0/(2)U0=(3)采用差动电桥可以消除非线性误差。因此本设计电阻应变式称重传感器选用直流供电应

5、变全桥，该电桥的电压灵敏度比单一工作应变片的电压灵敏度提高了4倍，且具有温度补偿作用。1、放大电路R1=10K；R2=2.4K;R3=238K;R4=2.4K;R5=100K放大倍数K=(R3/R2)×(R5/R4)≈4100;N1N2N3均为OP07:由于称重传感器的输出电压最大值为19.998毫伏，而采集卡的有效幅值范围为±10V，再加上给称重传感器施加的力达不到最大值。因此，我们对总的放大倍数定位4000倍左右。从而使放大电路的输出电压值在-10V～+10V之间，以此达到了数据采集卡的要求。实际电路截图：1、数据采集数据采集用的是NI数据采集卡，其型号是

6、CB-68LP,如下图示：由于虚拟仪器软件中的DAQ选择的是通道1，所以只接采集卡的68和34管脚，为了使电路能达到平衡在67和34、67和68之间均接了阻值为2K的电阻，从而使数据显示的结果能更加精确。1、Labview处理对于数据的处理我们采用的是虚拟仪器软件（Labview7.1）。前面板截图：后面板截图：DAQ使用方法介绍：因为数据采集卡的输入信号是模拟信号，因此选取AnalogInput放大电路输出的是电压信号，故选用Voltage通道选取0同道，接线的时候正向输入接68管脚，34管脚接负向输入。数据采集卡的测量电压范围为－10V～+10V，因此输入

7、范围最大值选10V，最小值选－10V。电路采用的是差东放大，因此终端配置选择差动式（Differential）软件程序介绍：为了能既可以是用手动采集数据和自动采集数据，因此程序的设计使用了CASE。当选择键打到手动挡是，程序运行后点击前面板的手动采集按钮即可手动获得测量数据。而当打到自动挡是，运行程序后即可自动获得测量数据。这段程序将DAQ采集到的数据分离出来，并将其转换成被测力的量值。其中系数0.是通过传感器的标定数据中的到的。这段程序是延时程序，延时时间为500ms，目的是为了防止采集数据的速度过快。这段程序是在所得数据中进行采样，并使其以波形图的形式在示

8、波器显示。这段程序的作用是实时显示测量