四川理工学院毕业设计
得 ?U/U??R/R
又由电阻应变效应：
?R/R?k??
式中 k—应变片灵敏系数
?—每一应变片感受的应变量
∴?U/U?k??
由设计要求： ?U/U?2mv/v
当选用卡码系应变片 k= 2
?U/U∴可确保梁应变 ???2?10?3/2?1?10?3
k?设?E???2.1?104?10?3?21 kg/mm2
可选择合金结构钢30CrMnSiA或35CrMnSiA（低测量上限值时选用合金铝板LY12）作为应变梁的材料。
3)应变梁几何参数的设计
a.根据实际要求确定应变梁的各部分几何尺寸 先确定 L,l,b0,仅留下AB梁的厚度h作为待定，其中, J1—梁AB段的轴惯矩
J2—梁BC的轴惯矩
b.根据莫尔定理，用莫尔积分法求出C点的位移?1c
B C h l J 2 (F-F1)L BCF-F1LCJ1 A L b 0
MF-F1 M1 0图（3） 图（4）
?1c??MF?F1?M10?dx/EJ?(F?F1)?(L2l/EJ1?L3/3EJ2)
c.根据变形条件列补充方程求出F1?k2?1c?k2(F?F1)?(L2l/EJ1?L3/3EJ2) 式中 ?1c—波纹管的刚度
解出 F1?F?[k2(3L2lJ2?J1L3)]/[k2(3L2lJ2?J1L3)?3EJ1J2] d.求AB梁的应变：
AB梁所受的弯矩： MF?F1?(F?F1)?L AB梁产生的弯曲应力： ?y?MF?F1?h/2J1
AB梁产生的弯曲应变：
?y??y/E?(F?F1)?L?h/2EJ1?3PSLJ2h/[(k2L3b0/6?EJ2b0/2)h3?6k2L2lJ2] 式中 P—被测压力
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第三章 称重传感器设计
S，k2—波纹管的参数
已知 L，b0，l，J1，J2—应变梁已确定的几何参数
?y—设计所要求的已确定的参数为10?3 故仅留下h为待定量，即构成p-h函数
?y(k2L3b0/6?EJ2b0/2)h3?3PSLJ2h?b?lk2?L2lJ2?0 按照P=0.1；0.2；0.3??4kgf/cm2 解出对应的h（舍去负根）
yδyδxx本设计中根据已知参数可由综合前式得 图（5）
h3?4.511Ph?0.3627?0 即可求得h值。
e.平面应力修正.AB梁部分的梁长与梁宽之比略大于1，故AB梁部分不是梁而是一薄板。应按薄板理论进行平面应力修正，以满足工程设计。
由广义胡克定律知：
?y??y/E??(?x??z)/E ?x??x/E??(?y??z)/E ?z??z/E??(?x??y)/E
应变片所能感受应变?仪为：
?仪??y??x?(1??)?y/E?(1??)?x/E?2??z/E
∵ ?z?0
∴ ?仪?(1??)(?x??y)/E
而实际应力分布是不同于梁的，故上面最初按梁来计算即要带来设计误差，使传感器的实际输出灵敏度达不到设计要求，故应作平面应力修正，令
?仪????y 由实验计算得?=0.87
∴ ?仪?0.87?y 将其代入上式化简后得： h3?3.925ph?0.3627?0 最终得到满足输入灵敏度为2mv/v时所对应得p-h.
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第四章 电源电路
传感器电桥、放大器以及各种芯片都需要稳定的直流电源电压供电。同时，模拟电路和数字显示电路部分由于取用功率不同，并且为了避免干扰，因此需要分别提供不同的电源。部分电子设备需要正负两组电压电源供电，所以也需要设计满足其需要的正负电源。
装载机电源为两组12V电池串联组成24V电源，在马达起动后，有发电机向蓄电池充电。此时电压波动较大，为使仪器正常工作必须采用特殊稳压措施。
4.1基本稳压电路
直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。如图4-1所示。
2 + 稳压器 直流输出
交流
变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路
图4-1 直流稳压电源 Fig 4-1 D.C. stabilized source
稳压电路的作用是当电网电压波动、温度负载变化时，维持稳定直流电压的输出。随着集成工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。它主要由基准电压电路、比较放大器、取样电路和调整电路等几个部分组成。其有很多的优点，主要有：
①集成稳压器的稳压控制环路增益高（可用多级以恒流源为负载的差分电路作比较放大器），提高了稳压性能；
②可实现零温度系数的基准电压，保证了输出电压的稳定性；
③内设优良的保护电路，具有灵敏、可靠的保护功能，大大地降低了电源故障率； ④体积小、重量轻，外围元器件少，调整简单，有利于电子设备的小型化、轻量化和精密化；
⑤集成稳压器可简化开关电源的稳压控制电路，有利于充分发挥开关电源的优良特性。
稳压电路可采用的集成稳压器有很多种，一般有多端可调试（正、负压）集成稳压器，三端固定式（正、负压）集成稳压器，三端可调式（正、负压）集成稳压器，跟踪
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第四章 电源电路
式（正、负压）输出稳压器，开关式集成稳压器等几类。本设计采用三端固定式（正、负压）集成稳压器，它有正输出电压与负输出电压之分，额定输出电压有±5V到±24V，最大额定电流有100mA到10A等各种。
集成稳压器电路如图4-2(a)、(b) 所示，图4-2(a)正电压输出稳压电路，图4-2(b)负电压输出稳压电路。它们的基本原理相同。三端固定式（正、负压）集成稳压器极大地简化了电源的设计和使用，并具有较完善的过流、过压和过热保护电路，能以最简单方式接入电路，已成为世界通用系列，是目前用途最广的集成稳压器。
正集成稳压器输入输出负集成稳压器输入输出（a） 图4-2 集成稳压电路 （b） Fig 4-2 Integrated voltage stabilizing circuit
由于滤波电容与集成稳压器接线较长，易产生振荡，因此对于图4-2(a)、(b)所示电路的输入端，即电源侧要接入防振电容，使其工作稳定，这种电容要用频率特性好的陶瓷或钽电容。另外，为了改善从负载看电源的过渡特性，也要在输出侧，即负载侧接入电容，它采用频率特性较好的电容。
应注意的是在负载电流最大时，为保证稳压器输入电压比输出电压高2～3V以上，电源变压器与滤波电容值要留有足够余量。对于大电流稳压器要注意缩短连接线和加接足够大的散热器。另外，为防止输入端短路，以及输出端的电容放大而使稳压器晶体管击穿，要在输入与输出端之间接一个保护二极管。
4.2集成稳压元器件的选择
三端固定集成稳压器包含CW78XX和CW79XX两大系列，CW78XX系列是三端固定正输出稳压器，CW79XX系列是三端固定负输出稳压器。它们的最大特点是稳压性能良好，外围元件简单，安装调试方便，价格低廉，现已成为集成稳压器的主流产品。CW78XX系列按输出电压分有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等品种；按输出电流大小分有0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等产品；具体型号及电流大小见表4-1。例如型号为7805的三端集成稳压器，表示输出电压为5V，输出电流可达1.5A。注意所标注的输出电流是要求稳压器在加入足够大的散热器条件下得到的。同理79XX系列的三端稳压器也有
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-5V～-24V七种输出电压，输出电流有0.1A、0.5A、1.5A三种规格，具体型号见表4-2。
表4-1 CW78XX系列稳压器规格 Table 4-1 A series of CW78XX
型 号 78L00 78M00 7800 输出电流(A) 输出电压(V) 0.1 0.5 1.5 5、6、9、12、15、18、24 5、6、9、12、15、18、24 5、6、9、12、15、18、24 表4-2 CW79XX系列稳压器规格 Table 4-2 A series of CW79XX
型 号 79L00 输出电流(A) 输出电压(V) 0.1 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 79M00 0.5 7900
1.5 CW78XX型的集成稳压电源的基本电路如图4-3所示。图中，Ui是整流滤波以后的未经稳压的输入电压；U0是稳压电源的输出电压。CW78XX的输入电容器Ci一般情况下可不接，但当集成稳压器远离整流滤波电路时，应接入一个0.33uF的电容器。其作用是改善纹波和抑制输入的过电压，保证CW78XX的输入-输出电压差不会瞬间超过允许值。CW78XX的输出电容器C0一般不采用大容量的电解电容器，只要接入0.1uF的电容器便可改善负载的瞬态响应。但是，为了减小输出纹波电压，有时在CW78XX的输出端并入一只大容量电解电容器会取得良好的效果。然而，随之产生一种弊端，即一旦CW78XX的输入端出现短路时，输出端上的大电容器上存储的电荷，将通过集成稳压器内部电路的输出调整管的发射极。为了防止这一点，可在CW78XX的输入-输出端之间跨接一个二极管，这个二极管为电容器C0上的电荷提供了放泄通路，对集成稳压起到了分流作用。
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