斜率校正.PPT

电子秤系统设计 本讲座旨在配合课程设计，试图以一台实用的小型电子秤作为对象了解电子秤的基本结构，总体设计思想，每个电路环节的器件选用及计算方法。 通过方案制定和系统分析，使我们进一步加深了解在电子秤设计中，需要我们做哪些工作，如何着手开展设计工作。 技术指标，经济成本的控制，性价比的评估。构成满足技术要求的系统。 讲座的主要内容如下: 1. 电子秤的基本结构 2. 荷重传感器的选用 3. 放大器电路与设计 4. A/D转换器的选用与设计 5. 键盘与显示电路的设计 6. 单片机及其部分程序解读 一.系统框图 本系统采用了低功能单片机89C2051作为测量仪表的核心，使得整个系统结构简单，功能强大，性价比高。。 电子秤测量系统的工作原理: 仪表通电后，在秤重过程中由货物重量经荷重传感器的信号转换，输出相应的毫伏电压，通过运算放大器放大和标度变换转送A/D转换器。 本系统的A/D转换器采用了V/F型积分转换器，它将输入的模拟信号转换成相应的以脉冲序列方式的频率输出。 单片机89C2051严格控制每一次采样时间，保持每一次计数的闸门时间间隔的一致性。单片机通过应用程序,把当次的采样频率f进行标度转换形成显示器可使用的串行代码数据。 在测量荷重期间，系统可随时接受人机对话请求。人机对话仅通过键盘接受校正值。 校正有两个内容，其一，“零点校正”，按“设置”键，将空负荷下的采样值记录下来存入E2PROM型号为24LC02B；其二，“斜率校正”，将标准重量（砝码）作为秤重对象放入托盘，按“校正”键，单片机将采样值记录下来并通过计算将新的斜率存入E2PROM型号为24LC02B。这两种校正的方法如下： （1）零点校正： 电子秤的长期使用，由于传感器，放大器的零点漂移，使得出厂时调整好的零点发生偏移而导致秤重时引起恒定误差Δ，经过“设置”键校正，实际上把零漂值存储起来，以后每次侧重时采样值调整： 去除零漂误差。 （2）斜率校正： 系统除了零点漂移不可避免外，秤重机构的灵敏度，放大器的增益也会受到使用时间的影响而发生变化，斜率校正实际上是满度调整。 关系式： 其中，可K为斜率， f 为采样频率，Xy荷重。 二 测量系统的电路分析： 1.荷重传感器 秤重,本质上是测量一个静态压力:对象是重力。 计量重量，是许多商业活动，生产过程中中经常发生的内容，它体现出货物交易的依据，安全的基本要求。 秤重的过程,首先把货物的重力通过一个称荷重传感器转换为对应的电压信号，然后经过放大，模数转换，最后成为读数。 荷重传感器有多种： 应变片传感器，半导体压阻式传感器，压磁式传感器，压电式传感器等等。 当前最常用的为应变片传感器。 应变片传感器： 包括：应变片电阻，试件（弹性元件）。 运用应变片传感器的基本认识： （1）主要转换的物理参数是应变量： 。 （2）当应变片粘贴在弹性体表面上，形成刚性连接后，应变量?正比于弹性体受力大小；在一定的压力F下，弹性体应变?的大小将取决于弹性材料的几何尺寸和弹性模量。 （3）应变片的粘贴是十分讲究的工艺，需要克服刚性程度，长期使用的机械蠕动，防潮，防霉变，防腐蚀等技术要求。 （4）应变片电阻R与应变?的线性度和一致性。 2．放大器： 绝大多数的电子秤都采应变式传感器作为荷重变换器。这是因为应变式传感器结构简单，体积小，精度高，非线性误差小，量程调整容易等优点。本系统采用的是平行梁式，这是一种根据弹性材料受到压力后变形产生应变，使粘贴在弹性材料上的应变元件或压缩或拉伸，引起应变元件的电阻相应变化。为了提高灵敏度，一般采用4个性能完全相同应变元件构成全臂差动电桥。 电桥的输出关系式： 标称值：R = 120 Ω，E= 6V，额定输出: 1.3mV/V, 实际满度输出7.8mV/6V 显然,由应变元件构成全臂差动电桥的输出信是微弱的,必须通过信号放大才有读数意义。 ? 本系统采用单电源工作的运算放大器与电桥电路连接成反向放大电路。 放大器输出: