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基于霍尔式传感器的电子秤

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霍尔式传感器的电子秤的创新设计

姓名：徐志远

班级：理工10-3班

学号霍尔效应的产生是由于运动电荷受磁场中洛伦兹力作用的结果。当有B作用时，由于洛伦兹力的作用，电子向一边偏转，并使该边积累电子，而另一边则积累电荷，于是产生电场。该电场阻止运动电子的继续偏转。当电场作用在运动电子上的电场力与洛伦兹力相等时，电子积累便达到动态平衡。这时建立的电场称为霍尔电场，霍尔效应原理图如下图所示。

四、电子秤设计思想

设计电子秤，可以通过构造电路将物体质量和指示表中数据一一对应，即使两者呈一定的线性关系；而建立两者之间的对应关系就需利用传感器将非电量转化为电学量，可简单通过下图表示。

线性对应物体重量指示表

线性对应

物体重量

指示表

非电量电量传感器

非电量

电量

传感器

按照电子秤设计的要求，可确定电子秤电路由以下几部分组成：主副电源部分、电桥平衡网络单元、称重传感器部分、运算放大部分、电压表显示部分组成，如图所示。

运算放大部分称重传感器电桥平衡网络主副电源F/V表显示

运算放大部分

称重传感器

电桥平衡网络

主副电源

F/V表显示

工作原理：

当被称物体放置在秤体的秤台上时，其重量便通过秤体传递到称重传感器，传感器随之产生力－电效应，将物体的重量转换成与被称物体重量成一定函数关系(一般成正比关系)的电信号(电压或电流等)。此信号由放大电路进行放大、经滤波后再由模/数（A/D）器进行转换，数字信号再送到微处器的CPU处理，CPU不断扫描键盘和各种功能开关，根据键盘输入内容和各种功能开关的状态进行必要的判断、分析、由仪表的软件来控制各种运算。运算结果送到内存贮器，需要显示时，CPU发出指令，从内存贮器中读出送到显示器显示，或送打印机打印。一般地信号的放大、滤波、A/D转换以及信号各种运算处理都在仪表中完成。

需要指出的是，由于本实验中没有用到单片机的有关知识，而直接使用CSY传感器实验仪，故经放大电路放大的信号直接进入F/V表，从而直接得出物体重量与输出电压值的关系，继而计算出灵敏度。硬件电路设计原理说明及电路图原理说明：在直流稳压电源的激励下，首先调整电位继W1使电压表示数为零，以补偿不等位电势（不考虑温度误差的影响）；当有重物放在振动平台正中央且霍尔元件通过恒定电流时，霍尔元件会在梯度磁场中向下移动时，输出的霍尔电势Ｖ也为负值，即与位移相对应，且与位移在一定程度上呈线性关系；输出的霍尔电势经差动放大器放大显示在F/V表上，经过多次实验可得出被测物体重量与电压表示数的关系，从而通过看放未知重物时的电压表示数可迅速得到其重量。电子秤原理图如图所示。

+2V

+2V

-2V

W1

r

直流稳压电源

+

—

V

总结

本设计过程充分利用传感器的有关知识，利用霍尔传感器设计的简单电子秤很大程度上满足了此应用需求，并从简单电子秤的基本构造进一步了解大型电子秤的构造原理。通过设计使我们更好地理解传感器的实际应用，更全面地掌握各种测量电路的具体应用特点，使我们在动手能力得到锻炼的同时充分发挥自己的创新潜能，充分调动我们的学习主动性，培养我们的创新能力。