简易电子称设计报告(2)

1.5系统设计框图

图1-2系统设计框图

第2章 系统模块电路设计

2.1数据采集部分 2.1.1测量电路

图2-1 全桥测量电路

图2-1为全桥测量电路，此电路由四个电阻应变式传感器、电阻与滑动变阻器组成。电桥的一个对角线接入工作电压E（-4V～4V），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

4

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。 在加上Rw1，就可以调节零点漂移，达到温度补偿的效果。

在测量时，当物体的重量不同，电桥不平衡程度不同，指针式电表指示的数值也不同。滑动电阻器Rw1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Rw1使数码显示屏显示零。但在调好后，在称重时不能再改变它，以免产生误差。

当给电路输入-4V～4V时，可以计算出输出电压为：

??R1??R1R4??R4U0????R1??R1?R2??R2R4??R4?R3??R3??E （2-1）

??当应变片初始值R1=R2=R3=R4，其变化值?R1=?R2=?R3=?R4时，其电桥输出

电压为：

?RU0?E?K?E（2-2）

R其中?R/R为电阻丝电阻的相对变化、K为灵敏度系数、ε为电阻丝长度相对变化。

本次设计中，我们采用4个基础电阻均为1000Ω的电阻应变片构成如图2-1所示的全桥测量电路。并且在全桥电路中串联一个5000Ω的滑动变阻器，在滑动端再串联一个10kΩ的电阻用来电路调零。选择1000Ω的电阻应变片是因为当电桥产生形变时，电桥输出端的压差会更大，便于采集。

2.1.2放大电路

图2-2 放大电路

图2-2为差动放大电路，其输入阻抗大，增益倍数高。IN+、IN-是电桥的输出端，即输入Uo的值。OUT+、OUT-为电路的输出端，即输出放大后的Uo的值。此电路由三级放大电路组成，第一级增益倍数：

Auf1?第二级增益倍数：

R9?R14?1（2-3）

R1415

Auf2?第三级增益倍数：

R7 （2-4） R11R8 （2-5） R12Auf3?计算可得第一级增益为11，第二级增益与第三级增益均为5。所以，整个系统的增益：

Auf?Auf1?Auf2?Auf3 （2-6）

即整个差动电路的增益倍数为275。

2.1.3电压采集电路

图2-3 电压采集电路

图2-3是电压采集电路，+IN为同向输入端，输入模拟信号。时钟输入端、数据输出端、片选端/低功耗模式选择端分别连接单片机的P3.7、P4.1、P4.2口。ADS1286则把电压信号转换成数字信号送给单片机做处理。ADS1286为12位分辨率的微功耗A/D转换芯片，通过TL431稳压电路得到4.096V的基准电压：