燕山大学
课 程 设 计 说 明 书
题 目 ： 电子秤的设计
学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 09级 检测一班 学 号： 学生姓名： 指导教师： 张玉燕
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目 录
第一章 引言·····················(2) 第二章 称重传感器原理与应用知识········(3) 第三章 电阻应变式电子秤的设计·········（5）
3.1电阻应变式电子称系统设计···········（5） 3.2等强度梁结构设计················（5） 3.3测量电桥的设计及应变片参数的选取······（6） 3.4 被测压力—电压转换公式的推导········（7）
第四章 电阻应变式电子秤电路结构设计······（8）
4.1 放大电路的设计················（8） 4.2 A/D转换电路的设计··············（9） 4.3 数据处理与 LED显示电路的设计·······（10） 第五章 心得体会···················（12） 第六章 参考文献···················（12） 第七章 附录·····················（13）
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摘要：电子秤测量部分由应变式电阻传感器、放大电路、A/D
转换电路及LED显示器组成，此电子秤系统测量成本低、设计简单、精度高、线性度好等特点。
关键词：电子秤；智能化；称重计量
第一章 引言
在我们生活中经常需要测量物体的重量，所以，称重技术自古
以来就被人们所重视。
公元前,人们为了对货物交换量进行估计,起初，采用木材或陶土制作的容器对交换货物进行计量。以后,又采用简单的秤来测定质量。
据考证,世界上最古老的计量器具出土于中东和埃及,最古老的衡器和砝码出自于埃及。秤是最普遍,最普及的计量设备。21世纪,电子产品变得越来越丰富,给人们带来了很多很多的方便,其中电子秤成了人们生活中不可缺少的一部分。在大大小小的市场里，电子秤能够完成许多工作,为人们节省了时间,提高了工作效率。
举一个小例子：在超市里的一台电子秤,它能很精确的称出商品的重量,还能去除皮重,更主要的是,它其中预存了超市里商品的单价,当称出商品的重量后,电子秤马上就能算出价格,不管几种商品都能一一累加,最后列出清单,可以说非常的智能化,而且非常的精确。由此,顾客在购物的时候非常的放心,商家的效益也提高了,所以有了电子秤,顾客买的放心,商家也卖的开心了。
目前国际化的趋势是电子秤向小型化,模块化,集成化,智能化,其技术性能趋向于速率高,准确度高,稳定性高,可靠性高等,其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的智能化电子秤。多年来,人们一直期待测量准确、价格低廉的在工业发动化、信息化的发展。以往称重传感器的灵敏度、准确度渐渐跟不上时代的发展。所以,称重行业急需一种能够在称重过程中准确计量,具有极高的灵敏度,较强的环境适应能力,以及比以往传感器更长的使用寿命。通过试验和创新电阻应变式力传感器具有以上特点。利用电阻应变式力传感器制作的数显电子秤特性好等优点,且能在恶劣环境下工作,在重量测试中起到巨大作用的电子秤投放市场。
传感器技术是现代科技的前沿技术,是制造业自动化和信息
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化的基础。随着工业自常广泛的应用,易于制作,简单实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。所以，这种电子秤因为市场的需要具有很大的发展,上升和推广空间。
课程设计中的悬臂梁式电子称设计有助于理解电子称的结构，原理和使用方法。
第二章 称重传感器原理与应用知识
称重传感器属于测力传感器，它常用于静态测量和动态测量。
一、称重传感器的定义 考虑到使用地点的重力加速度（g）和空气浮力（f）的影响后，通过把其中一种被测量（质量）转换成另外一种被测量（输出）来测量质量的力传感器。
二、称重传感器的基本原理 弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号，从而完成了将外力变换为电信号的过程。
由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主部分。下面就这三方面简要论述。
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。它的一个重要参数是灵敏系数K。当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少。电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间成比例的关系。
需要说明的是：灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之间；其次K值是一个无因次
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量，即它没有量纲。
在材料力学中ΔL/L称作为应变，记作ε，用它来表示弹性往往显得太大，很不方便，常常把它的百万分之一作为单位，记作με。
工作原理（电阻应变效应）： 金属应变片的电阻R为R???l/A
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数 ? ? l l dldAd?dRAdl?A2dR?
dA?Ad?dR?Rl?RA?R?R?dll?dAA?d??金属丝：A??r2 得 dRR?dll?2drr?d??drdl金属丝体积不变： ??????? rl 所以： dRd????2???金属丝应变片：
R?
dR?(1?2?)?对金属材料，导电率不变：
2、弹性体 R弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先
是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变电信号的转换任务。
3、检测电路 检测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消，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。
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