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传感器检测与应用;任务2.1:数显电子秤的实现 ;任务2.1:数显电子秤的实现 ;任务2.1:数显电子秤的实现 ;电阻式传感器是通过电阻阻值的变化来实现非电量的检测目的的。
电阻应变式传感器主要由弹性敏感元件或试件、电阻应变片和测量转换电路几部分组成。利用电阻应变式传感器可以检测机械装置各部分的受力状态,从而实现力、形变、位移、加速度等参数的检测。 ;一、电阻应变式传感器工作原理 ;
; 只要测出电阻的变化情况,便可知道金属丝的应变情况。实验证明,电阻丝及应变片的电阻相对变化量?R ? R与材料力学中的轴向应变?x的关系在很大范围内是线性的,即: ;应变片用于测量力F 的计算公式;二、应变片的结构与类型 ;2、应变片的类型;;金属丝式应变片的
内部结构; (2)箔式
;箔式应变片的外形; 金属薄膜式应变片是采用真空蒸镀或溅射式阴极扩散等方法,在薄的基底材料上制作一层金属电阻材料薄膜,最后加保护层形成这种应变片允许电流较大,工作温度范围较广,是近年薄膜技术发展的产物。 ;(4)半导体应变片;应变片主要性能指标;三、测量转换电路;1、电桥的工作原理 ;电桥调零 ;(1)单臂半桥;(2)双臂半桥;(3)四臂全桥;3、桥路的温度补偿原理;单臂半桥温度补偿 ; [结论] 三种电桥工作方式中,四臂全桥工作方式的灵敏度最高,双臂半桥次之,单臂半桥灵敏度最低。采用全桥或双臂半桥还能实现温度自补偿。
;任务2.1:数显电子秤的实现 ;一、应变片的选择和使用 ; 2、应变片的使用 ;去污:采用手持砂轮工具除去构件表面的油污、漆、锈斑等,并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力 ,用浸有酒精或丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。;; 测量 :从分开的端子处,预先用万用表测量应变片的电阻,发现端子折断和坏的应变片。;焊接:将引线和端子用烙铁焊接起来,注意不要把端子扯断。 ;固定:焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起,防止损坏引线和应变片。;二、电阻应变式传感器实现力的检测 ;应变式力传感器 ;应变式力传感器(环式) ;应变式力传感器(悬臂梁);各种悬臂梁;各种悬臂梁;2、应变式荷重传感器;应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置;应变式荷重传感器外形及受力位置;汽车衡;汽车衡;汽车衡称重系统;荷重传感器计算公式 ;荷重传感器应用估算 ; 在上面介绍过的汽车衡示意图中,共使用了4个荷重传感器,量程Fm =20t, 灵敏度KF =2.5mV/V,使用4个独立的桥路电源,每一个电源电压均相等, Ui =12V,四个荷重传感器的输出串联,总的输出电压Uo =24mV, 请估算汽车的质量。
;荷重传感器用于构件的称重 ;电子秤 ;电子天平;人体秤 ;便携式吊钩秤 ;1、制作简介;2、制作实现方案
实现方案如下图。利用由电阻应变式传感器将物体的荷重转换为微弱的电信号,再由测量放大电路对弱电压信号进行放大,后以模拟信号的方式传送到A/D转换器。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。;3、电路原理
如图所示,主要部分为电阻应变传感器R1,IC2、IC3组成的测量放大电路,以及IC1和外围元件组成的数显面板表。R1采用E350~ZAA箔式应变片,其常态阻值为350Ω。
;4、元件选择1)IC1选用ICL7126集成块;IC2、IC3选用高精度低温标精密运放OP-07;IC4选用LM385-1.2V。2)传感器RI选用E350-ZAA箔式电阻应变片,其常态阻值为350Ω。3)各电阻元件宜选用精密金属膜电阻。4)RPI选用精密多圈电位器,RP2、RP3经调试后可分别用精密金属膜电阻代替。5)电容中C1选用云母电容或瓷介电容。;5、制作
1)电子线路的制作
元件布置:横平竖直,间距适当;
锡焊:控制焊点大小,注意虚焊;
2)变形钢件的制作
可用普通钢锯条制作,先将锯齿磨平,再将锯条加热弯成“U”形,并在对应位置钻孔,以装显示部件。然后再进行淬火和表面处理,秤钩粘于钢件底部。应变片用应变胶粘剂粘接于钢件变形最大的部位。;6、调试
1)在秤体自然下垂无负载时调RP1,显示为零;2)再调整RP2,使秤体承担满量程2千克时显示满量程值;3)然后在秤钩下悬挂1千克的标准砝码,观察显示器是否显示1.000,如有偏差,可调整RP3值,使之准确显示1.000;4)重新进行2、3步骤,使之均满足要求为止;5)准确测量RP2、RP3值,用固定精密电阻代替;;任务2.1:数显电子秤的实现 ;一、电阻应变式传感器的其他应用; 非粘贴型应变压力传感器,它的弹性体由弹性膜片和十字叉梁组合而成。应变片即为绕在绝缘(宝石)柱
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