本篇文章介紹了DIY電子稱詳細制作過程及講解，一種合適電子愛好者DIY的低本錢電子稱（Electronic scale）的規(guī)劃方案。此電子稱（Electronic scale）選用電阻應(yīng)變片克己稱重傳感器,借 助三個運放構(gòu)成的外表擴大器將細小的稱重傳感器信號擴大至單片機AD采樣的電壓，完結(jié)了物體分量的牢靠測 量,具有精度高、本錢低、便攜便利的特色。
 

    電子稱作為物品買賣市場上的計量器具，秤的品種主 要有天平、杠桿秤、彈簧秤和電子稱（Electronic scale）等。天平適用于實驗室貴重物品的精確丈量,運用前需調(diào)度平衡旋 鈕,輕拿輕放物品和砝碼,對稱重環(huán)境要求較高。杠 桿秤是使用杠桿原理來稱重的簡易衡器，由木制的 帶有秤星的秤桿、金屬秤錘、提紐等組成。經(jīng)校準的 杠桿秤具有精度安穩(wěn)、操作便利的特色。電子稱（Electronic scale）的 呈現(xiàn)突破了傳統(tǒng)杠桿秤只能單一稱重，無法主動去 皮、計算等缺乏，現(xiàn)在在市場上占有了絕大部分 份額。
 

    電子稱（Electronic scale）的稱重成果顯現(xiàn)直觀，也存在被內(nèi)部程 序二次修正而無法發(fā)覺的缺陷。電子愛好者能夠自 制一臺簡易的電子稱（Electronic scale）,用于物品稱重的校準。
 

    1 .DIY電子稱詳細制作過程及講解DIY型電子稱（Electronic scale）總體規(guī)劃

    電子稱（Electronic scale）的體系框圖如圖1所示。稱重傳感器將 被測物體在壓力鼓勵下發(fā)作的細小電壓信號送至信號調(diào)度模塊0 ,信號調(diào)度電路將把小電壓表現(xiàn)的微 弱壓力信號轉(zhuǎn)變成合適MCU單元讀取的直流電壓 信號。AD采樣模塊選用片外專用AD芯片 AD7991,可完結(jié)高精度采樣。MCU單元接納鍵盤信 號,斷定相應(yīng)的丈量模塊,將計算出的分量經(jīng)過LCD 屏幕顯現(xiàn)出來。蜂鳴器在稱重發(fā)作反常時進行報 警。調(diào)試接口用于設(shè)備運用過程中的參數(shù)矯正和向 上位機供給檢測數(shù)據(jù)的功用。
 

    2.DIY電子稱詳細制作過程及講解體系硬件規(guī)劃

    硬件電路包含電源模塊、稱重傳感器模塊H、信 號擴大模塊、電壓檢測模塊、人機接口模塊和報警模 塊。

    體系電源模塊如圖2所示，選用線性電源芯片 LM78系列和LM79系列，發(fā)作±5V電源。

    稱重傳感器模塊如圖3所示，具有必定彈性的 鋁板以懸臂梁方法裝置固定在鋼板支架上，在鋁板懸臂端上下對稱的方位安置兩片電阻應(yīng)變片，構(gòu)成 惠斯通電橋。等效電路&]如圖4所示。

    + EXC和-EXC為鼓勵信號輸入端，加載安穩(wěn) 的輸入電壓；+SIG和-SIG為信號輸出端。理論 上,處于平衡狀況的電橋兩輸出端等電位。當懸臂 結(jié)構(gòu)受力時，電阻應(yīng)變片發(fā)作形變，阻值發(fā)作改 變B]。電橋的輸出信號如公式    （1)所示：

    從表1中看出，當被測物體在500g以下時,壓 力傳感器的輸出信號小于3.5mV。圖5標明，稱重 傳感器具有很好的線性度。

    信號調(diào)度電路的作用是將傳感器的弱小電壓信 號經(jīng)過具有高增益、低噪聲攪擾的外表擴大器轉(zhuǎn)變成線性度較好的AD采樣信號。外表擴大器是一種 具有差分輸入和相對參閱端單端輸出的閉環(huán)增益單元®。其兩個輸入端具有較高的輸入阻抗，且阻抗 平衡,具有較低的輸入偏置電流,具有極低的輸出阻 抗,在低頻段一般僅有幾毫歐（mH)。運算擴大器 的閉環(huán)增益是由其反向輸入端和輸出端之間銜接的 外部電阻決議的,外表擴大器運用一個與信號輸入 端阻隔的內(nèi)部反應(yīng)電阻網(wǎng)絡(luò)。外表擴大器的增益既 可由內(nèi)部預(yù)置,又可經(jīng)過引腳銜接一個內(nèi)部或許外 部增益電阻器設(shè)置，該增益電阻器也與信號輸入端 阻隔。

    外表擴大器主要有一個或多個運算擴大器及一 些電阻器構(gòu)成的分立式結(jié)構(gòu)和單片式結(jié)構(gòu)兩大類， 兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺陷。一般，分立式結(jié)構(gòu)外表擴大 器本錢低,規(guī)劃靈敏,有時能供給單片式結(jié)構(gòu)無法達 到的功用,例如高頻帶。單片式結(jié)構(gòu)外表擴大器提 供了完好的外表擴大器功用，能夠徹底到達規(guī)則的 技術(shù)目標，出廠前經(jīng)過微調(diào)，其DC精度高于分立式 結(jié)構(gòu)。單片式外表擴大器還具有尺度十分小、簡單 易用的優(yōu)勢。本規(guī)劃選用價格低廉的一般運算擴大 器搭建一個外表擴大器，如圖6所示。與運算擴大 器電路相同,外表擴大器的輸入緩沖擴大器以單位 增益經(jīng)過共模信號擴大信號電壓。來自兩個緩沖器 的輸出信號銜接到外表擴大器的減法器單元，以低 增益或單位增益擴大差分信號，然后按捺了共模 電壓。

    在圖6中，R1=R5,R3=R6, R4 = R7。榜首級放 大倍數(shù)為1 +2R1/R2,第二級擴大倍數(shù)為R4/R3。總 增益為：

    圖7所示的AD7991是一種具有12位精度的片 外串行AD芯片,作業(yè)電壓為3.3V。依據(jù)表1測得 的數(shù)據(jù),500g砝碼在稱重傳感器上發(fā)作的輸出信號 為直流3. 3mV。然后本體系的稱重精度為：

    在公式(3 )中，Va為體系的電源電壓，mMM為 稱重的上限值，Vsensor為稱重傳感器的信號輸出值, Av為外表擴大電路的總增益,n為AD采樣的位數(shù)。 實踐稱重值見公式(4)：

 

體系拼裝結(jié)構(gòu)如圖8所示,整機包含底座、稱重 傳感器、托盤、信號處理板、主控板（包含MCU、按鍵 組件、顯現(xiàn)屏等）、用于稱重校準的砝碼等。

 

    3.DIY電子稱詳細制作過程及講解軟件規(guī)劃

    電子稱重儀的軟件規(guī)劃流程圖如圖9所示。體系開機自檢后完結(jié)根本初始化操作，無按鍵按下時, 實時檢測與待測物體分量成線性份額的AD采樣 值,檢測到有按鍵按下時,依據(jù)按鍵的品種別離進入 各自的按鍵效勞程序。

    本體系選用守時查詢的方法獲取按鍵按下的信 息。按鍵1按下時,完結(jié)去皮功用,將當時AD采樣 值設(shè)為分量零點值;按鍵2按下時，完結(jié)設(shè)置單價模 式下的當時位數(shù)值增加;按鍵3按下時,完結(jié)設(shè)置單 價形式下的當時位數(shù)值削減;按鍵4按下，完結(jié)設(shè)置單價形式下的設(shè)置位左移1位;按鍵5按下，完結(jié)設(shè) 置單價形式下的設(shè)置位右移1位;按鍵6按下時,根 據(jù)按鍵的接連按下時刻判別按鍵性質(zhì)，長按按鍵6 進入單價設(shè)置形式,短按按鍵6時存儲當時設(shè)置值, 承認設(shè)置成果。
 

    電子稱重儀體系能完結(jié)檢測方法的手動與自 動切換、開機自檢、測驗校準、接入故障診斷、超限 報警等功用，且能完結(jié)LCD顯現(xiàn)屏上的實時狀況 更新。
 

    4.DIY電子稱詳細制作過程及講解測驗成果與功用剖析

    本規(guī)劃的電子稱重儀丈量范圍在0 ~500g,依據(jù) 公式(3)可知,精確度為0.122毫克。表2給出了稱 重儀丈量的一批分量值,依據(jù)數(shù)據(jù)比較,得出電子稱重儀的差錯在0. 8%以內(nèi)，功用良好。

    5.DIY電子稱詳細制作過程及講解定論

    本文規(guī)劃的電子稱重儀具有主動量程變換功 能,具有丈量精度高、本錢低一級優(yōu)點。經(jīng)測驗，該裝 置各目標均到達規(guī)劃要求，是一款性價比較高的低 本錢產(chǎn)品。


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