电子秤设计 一、 内容提要 电子秤具有称重精确度高，简单实用，携带方便成成本低，制作简单，测量准确， 分辨率高，不易损坏和价格便宜等优点。是家庭购物使用的首选。其电路构成主 要有测量电路，差动放大电路，A/D 转换，显示电路。其中测量电路中最主要的 元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种， 广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把 传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足 A/D 转换器对输入 信号电平的要求。A/D 转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换， 然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。 二、 设计内容及总体方案 内容是设计一个手提电子秤 要求： 1、电阻应变式传感器 2、秤重范围为 2kg 3、电路由测量电桥，差动放大电路，A/D 转换电路，显示电路组成 4、工作原理，附系统原理图 首先利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，以模拟信号 的方式传送到 A/D 转换器。其次，由 A/D 转换电路把由差动放大器电路把传感 器输出的微弱信号进行一定倍数的放大，然后送 A/D 转换电路中。再由 A/D 转 换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路，最后由显示电路 显示数据。 具体方案如下： 电 阻 应 变 差 动 放 大 电 A/D 转 换 电 式 传 感 器 路放大信号 路（双积分） 输出信号 显示电路 （LED） 1 

三、单元电路的具体设计 1．测量电路：电阻应变式传感器就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变 化 , 再经相应的测量电路而最后显示或记录被测量值的变化。在这里，我们用 电阻应变式传感器作为测量电路的核心。并应根据测量对象的要求，恰当地选择 精度和范围度。 （1）电阻应变式传感器的组成以及原理： 电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的 表面上时，则敏感元件将随构件一起变形，其电阻值也随之变化，而电阻的变化 与构件的变形保持一定的线性关系，进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件 的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接，即可测得重力、 变形、扭矩等机械参数 （2）电阻应变式传感器的测量电路： 电阻应变片的电阻变化范围为 0.0005—0.1 欧姆。所以测量电路应当能精确测 量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中做常用的是桥式测量电路。 桥式测 量电路有四个电阻，电桥的一个对角线接入工作电压 E，另一个对角线为输出电 压 Uo。其特点是：当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，否则就 有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变 化。 测量电桥如图： R2 R4 E RP1 R5 R6 R1 R3 称重传感器 它由箔式电阻应变片电阻 R1、R2、R3、R4 组成测量电桥，测量电桥的电源 由稳压电源 E 供给。物体的重量不同，电桥不平衡程度不同，指针式电表指示的 数值也不同。滑动式线性可变电阻器 RP1 作为物体重量弹性应变的传感器，组成 零调整电路，当载荷为 0 时，调节 RP1 使数码显示屏显示零。这里若考虑系统高 稳定性，可选用 Tedea-Huntleigh 的 2kg 拉式称重传感器。 2 

2．差动放大电路： (1)原理：本次设计中，要求用一个放大电路，即差动放大电路，主要的元件就 是差动放大器。在许多需要用 A/D 转换和数字采集的单片机系统中，多数情况 下，传感器输出的模拟信号都很微弱，必须通过一个模拟放大器对其进行一定倍 数的放大，才能满足 A/D 转换器对输入信号电平的要求，在此情况下，就必须 选择一种符合要求的放大器。仪表仪器放大器的选型很多，我们这里介绍一种用 途非常广泛的仪表放大器，就是典型的差动放大器。它只需高精度 LM358 和几 只电阻器，即可构成性能优越的仪表用放大器。广泛应用于工业自动控制、仪器 仪表、电气测量等数字采集的系统中。本设计中差动放大电路结构图如下： Vi1 Vi R7 I Vi2 ∞ R8 R8 ∞ A1 A2 Vo 推导过程：I= V V i  1 R 7 i 2 Vo=(R8+R7+R8)I 82 R )Vi， R 7 =(1+ 则 Avf=1+ 82 R R 7 3 

5V RP3 V+ IN- IN+ Vref+ Vref- COM 放大电路与 ICL7107 的连线示意图如下： R7= 5.1 K ∞ A1 R8=30K R8=30K ∞ A2 1M Rp2 （2）所用芯片： LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部 频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围 很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式。 它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和 其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的 场合。 4 

E RP1 R5 R1 R2 R3 R4 R6 RP3 1 M RP2 30K 8 7 6 5 . 5 1 K LM358 2 3 4 1 30K 5