传感器课程设计-称重传感器

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1、题目称重传感器摘要利用所学的应变片和电桥的相关知识，联系相关的实际情况，组成称重传感器的电路，运用多级放大电路显示输出，差动放大电路减小误差和漂移，使输出电压与实际重量数值相等，完成传感器的设计制作。关键词：应变片悬臂梁电桥运算放大器差动放大器13目录一、设计目的1二、设计任务与要求22.1设计任务22.2设计要求2三、设计步骤及原理分析33.1设计方法33.2设计步骤53.3设计原理分析7四、课程设计小结与体会11五、参考文献12131.设计目的：1、掌握电桥电路的应用；2、测试重量与双孔应变传感器产生的电压关系；3、熟悉传感器设计的步骤。将课堂学到的理论知识应用

2、于实践。2.设计任务及要求2.1设计任务设计一个重力测试测试重仪，测试重量与双孔应变传感器产生的电压关系。掌握电桥电路的应用，放大器的工作原理，测出重力。2.2设计要求测量重量值与应变传感器产生的电压关系，称重传感器的设计原理，应变片的位置判断，放大器的设计调节，根据一系列的方法，较准确的测出重量。3.设计步骤及原理分析3.1设计方法利用所学的应变片和电桥的相关知识，联系相关的实际情况，组成称重传感器的电路，运用多级放大电路显示输出，差动放大电路减小误差和漂移，使输出电压与实际重量数值相等，完成传感器的设计制作，根据所学知识及查找进行解决遇到的问题，如应变片位置的判

3、断，零点的校正，放大倍数的设置等。3.2设计步骤1、应变片位置的判断此次选用的是标准商用双孔悬臂梁式称重传感器，四个特性相同的应变片分别由四组导线连接出来，颜色分别为白，黑，红，蓝。注意（白蓝之间为输入信号的正级，白红之间为输出信号的正级）13如图设计电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。因为全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥

4、。如图（3）所示，当电路接入电源5V时，其输出为正的小信号（理论上应该为零，由于存在误差不为零），放上砝码时，输出信号在原有的基础上增大。能得出红蓝在悬臂梁的同侧，白黑在另一侧。由于输出信号为正，得出红蓝在悬臂梁上侧，白黑在下侧。公式如下：图（3）2、零点的校正在设计过程中，没放砝码时就出现输出值，由于给定元件参数存在误差，使得理论输出为零的结构出现差异，造成测量结果不精确。故设计电路如图（4），电路输出端并联三个串接的电阻，其中有两个为固定电阻，一个滑变电阻器，滑变电阻器的抽头接为输入信号的正级（三个电阻的阻值均为50k），可调电阻中间的引脚接输出正级，就构成了零

5、点校正原理图。在第一步中，输出不为零是因为**。再接入可调电阻后，调节可调电阻使电桥处于平衡状态。图(4）133、放大倍数的设置查阅资料得出，单级放大电路方大很高倍数时，显示结果会发生跳变，所以用多级放大电路。根据所给器件，得出分两级放大。第一级放大倍数为10倍，第二级放大倍数为10倍，总的放大倍数为100倍。（1）第一级放大器的设置如图（5）查阅资料得出：由于差动放大电路具有很高的共模抑制比，因而广泛地应用于模拟集成电路中。一般温度变化引起的工作点不稳定、电路元器件参数误差造成的放大特性的变化等，都可以看作是一种共模信号，差动放大电路对上述变化有良好的适应性，能保

6、持工作状态和放大特性有较高的稳定度。由于AD620本身处于集成状态，故而直接按照图（2）所示引脚接法连接电路图即可。选择放大倍数为十倍，查阅资料得出在1、8引脚之间接入499欧姆的电阻即可使AD620放大倍数为十倍。图(5）（2）第二级放大器的设置如图（6）由于第一级放大电路是单脚输出，所以用比例运算放大电路足够。即用LF356N作为第二级放大器，使LF356N放大倍数满足倍数放大十倍。13图(6）4、传感器精确性的检验根据以上设计出来的电路，连接号电路，当放上砝码100克时，显示器为100，此刻精确性很高。如有差距调节可调节最后的可调变阻器（按照设计方法做），直至

7、较高的的精确性。3.3设计原理分析1.称重传感器设计原理本课程设计选用的是标准商用双孔悬臂梁式称重传感器，四个特性相同的应变片贴在如图（1）所示位置，弹性体的结构决定了R1和R3、R2和R4的受力方向分别相同，因此将它们串接就形成差动电桥。当弹性体受力时，根据电桥的加减特性其输出电压为：13=4（图1）设计双孔悬臂梁称重传感器应用到的原理：(1)电阻应变片电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。他的一个重要参数是灵敏系数K。我们来介绍一下它的意义。设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻