本篇文章介紹了DIY電子稱(chēng)詳細(xì)制作過(guò)程及講解，一種合適電子愛(ài)好者DIY的低本錢(qián)電子稱(chēng)（Electronic scale）的規(guī)劃方案。此電子稱(chēng)（Electronic scale）選用電阻應(yīng)變片克己稱(chēng)重傳感器,借 助三個(gè)運(yùn)放構(gòu)成的外表擴(kuò)大器將細(xì)小的稱(chēng)重傳感器信號(hào)擴(kuò)大至單片機(jī)AD采樣的電壓，完結(jié)了物體分量的牢靠測(cè) 量,具有精度高、本錢(qián)低、便攜便利的特色。
 

    電子稱(chēng)作為物品買(mǎi)賣(mài)市場(chǎng)上的計(jì)量器具，秤的品種主 要有天平、杠桿秤、彈簧秤和電子稱(chēng)（Electronic scale）等。天平適用于實(shí)驗(yàn)室貴重物品的精確丈量,運(yùn)用前需調(diào)度平衡旋 鈕,輕拿輕放物品和砝碼,對(duì)稱(chēng)重環(huán)境要求較高。杠 桿秤是使用杠桿原理來(lái)稱(chēng)重的簡(jiǎn)易衡器，由木制的 帶有秤星的秤桿、金屬秤錘、提紐等組成。經(jīng)校準(zhǔn)的 杠桿秤具有精度安穩(wěn)、操作便利的特色。電子稱(chēng)（Electronic scale）的 呈現(xiàn)突破了傳統(tǒng)杠桿秤只能單一稱(chēng)重，無(wú)法主動(dòng)去 皮、計(jì)算等缺乏，現(xiàn)在在市場(chǎng)上占有了絕大部分 份額。
 

    電子稱(chēng)（Electronic scale）的稱(chēng)重成果顯現(xiàn)直觀，也存在被內(nèi)部程 序二次修正而無(wú)法發(fā)覺(jué)的缺陷。電子愛(ài)好者能夠自 制一臺(tái)簡(jiǎn)易的電子稱(chēng)（Electronic scale）,用于物品稱(chēng)重的校準(zhǔn)。
 

    1 .DIY電子稱(chēng)詳細(xì)制作過(guò)程及講解DIY型電子稱(chēng)（Electronic scale）總體規(guī)劃

    電子稱(chēng)（Electronic scale）的體系框圖如圖1所示。稱(chēng)重傳感器將 被測(cè)物體在壓力鼓勵(lì)下發(fā)作的細(xì)小電壓信號(hào)送至信號(hào)調(diào)度模塊0 ,信號(hào)調(diào)度電路將把小電壓表現(xiàn)的微 弱壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成合適MCU單元讀取的直流電壓 信號(hào)。AD采樣模塊選用片外專(zhuān)用AD芯片 AD7991,可完結(jié)高精度采樣。MCU單元接納鍵盤(pán)信 號(hào),斷定相應(yīng)的丈量模塊,將計(jì)算出的分量經(jīng)過(guò)LCD 屏幕顯現(xiàn)出來(lái)。蜂鳴器在稱(chēng)重發(fā)作反常時(shí)進(jìn)行報(bào) 警。調(diào)試接口用于設(shè)備運(yùn)用過(guò)程中的參數(shù)矯正和向 上位機(jī)供給檢測(cè)數(shù)據(jù)的功用。
 

    2.DIY電子稱(chēng)詳細(xì)制作過(guò)程及講解體系硬件規(guī)劃

    硬件電路包含電源模塊、稱(chēng)重傳感器模塊H、信 號(hào)擴(kuò)大模塊、電壓檢測(cè)模塊、人機(jī)接口模塊和報(bào)警模 塊。

    體系電源模塊如圖2所示，選用線性電源芯片 LM78系列和LM79系列，發(fā)作±5V電源。

    稱(chēng)重傳感器模塊如圖3所示，具有必定彈性的 鋁板以懸臂梁方法裝置固定在鋼板支架上，在鋁板懸臂端上下對(duì)稱(chēng)的方位安置兩片電阻應(yīng)變片，構(gòu)成 惠斯通電橋。等效電路&]如圖4所示。

    + EXC和-EXC為鼓勵(lì)信號(hào)輸入端，加載安穩(wěn) 的輸入電壓；+SIG和-SIG為信號(hào)輸出端。理論 上,處于平衡狀況的電橋兩輸出端等電位。當(dāng)懸臂 結(jié)構(gòu)受力時(shí)，電阻應(yīng)變片發(fā)作形變，阻值發(fā)作改 變B]。電橋的輸出信號(hào)如公式    （1)所示：

    從表1中看出，當(dāng)被測(cè)物體在500g以下時(shí),壓 力傳感器的輸出信號(hào)小于3.5mV。圖5標(biāo)明，稱(chēng)重 傳感器具有很好的線性度。

    信號(hào)調(diào)度電路的作用是將傳感器的弱小電壓信 號(hào)經(jīng)過(guò)具有高增益、低噪聲攪擾的外表擴(kuò)大器轉(zhuǎn)變成線性度較好的AD采樣信號(hào)。外表擴(kuò)大器是一種 具有差分輸入和相對(duì)參閱端單端輸出的閉環(huán)增益單元®。其兩個(gè)輸入端具有較高的輸入阻抗，且阻抗 平衡,具有較低的輸入偏置電流,具有極低的輸出阻 抗,在低頻段一般僅有幾毫歐（mH)。運(yùn)算擴(kuò)大器 的閉環(huán)增益是由其反向輸入端和輸出端之間銜接的 外部電阻決議的,外表擴(kuò)大器運(yùn)用一個(gè)與信號(hào)輸入 端阻隔的內(nèi)部反應(yīng)電阻網(wǎng)絡(luò)。外表擴(kuò)大器的增益既 可由內(nèi)部預(yù)置,又可經(jīng)過(guò)引腳銜接一個(gè)內(nèi)部或許外 部增益電阻器設(shè)置，該增益電阻器也與信號(hào)輸入端 阻隔。

    外表擴(kuò)大器主要有一個(gè)或多個(gè)運(yùn)算擴(kuò)大器及一 些電阻器構(gòu)成的分立式結(jié)構(gòu)和單片式結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)， 兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺陷。一般，分立式結(jié)構(gòu)外表擴(kuò)大 器本錢(qián)低,規(guī)劃靈敏,有時(shí)能供給單片式結(jié)構(gòu)無(wú)法達(dá) 到的功用,例如高頻帶。單片式結(jié)構(gòu)外表擴(kuò)大器提 供了完好的外表擴(kuò)大器功用，能夠徹底到達(dá)規(guī)則的 技術(shù)目標(biāo)，出廠前經(jīng)過(guò)微調(diào)，其DC精度高于分立式 結(jié)構(gòu)。單片式外表擴(kuò)大器還具有尺度十分小、簡(jiǎn)單 易用的優(yōu)勢(shì)。本規(guī)劃選用價(jià)格低廉的一般運(yùn)算擴(kuò)大 器搭建一個(gè)外表擴(kuò)大器，如圖6所示。與運(yùn)算擴(kuò)大 器電路相同,外表擴(kuò)大器的輸入緩沖擴(kuò)大器以單位 增益經(jīng)過(guò)共模信號(hào)擴(kuò)大信號(hào)電壓。來(lái)自?xún)蓚€(gè)緩沖器 的輸出信號(hào)銜接到外表擴(kuò)大器的減法器單元，以低 增益或單位增益擴(kuò)大差分信號(hào)，然后按捺了共模 電壓。

    在圖6中，R1=R5,R3=R6, R4 = R7。榜首級(jí)放 大倍數(shù)為1 +2R1/R2,第二級(jí)擴(kuò)大倍數(shù)為R4/R3。總 增益為：

    圖7所示的AD7991是一種具有12位精度的片 外串行AD芯片,作業(yè)電壓為3.3V。依據(jù)表1測(cè)得 的數(shù)據(jù),500g砝碼在稱(chēng)重傳感器上發(fā)作的輸出信號(hào) 為直流3. 3mV。然后本體系的稱(chēng)重精度為：

    在公式(3 )中，Va為體系的電源電壓，mMM為 稱(chēng)重的上限值，Vsensor為稱(chēng)重傳感器的信號(hào)輸出值, Av為外表擴(kuò)大電路的總增益,n為AD采樣的位數(shù)。 實(shí)踐稱(chēng)重值見(jiàn)公式(4)：

 

體系拼裝結(jié)構(gòu)如圖8所示,整機(jī)包含底座、稱(chēng)重 傳感器、托盤(pán)、信號(hào)處理板、主控板（包含MCU、按鍵 組件、顯現(xiàn)屏等）、用于稱(chēng)重校準(zhǔn)的砝碼等。

 

    3.DIY電子稱(chēng)詳細(xì)制作過(guò)程及講解軟件規(guī)劃

    電子稱(chēng)重儀的軟件規(guī)劃流程圖如圖9所示。體系開(kāi)機(jī)自檢后完結(jié)根本初始化操作，無(wú)按鍵按下時(shí), 實(shí)時(shí)檢測(cè)與待測(cè)物體分量成線性份額的AD采樣 值,檢測(cè)到有按鍵按下時(shí),依據(jù)按鍵的品種別離進(jìn)入 各自的按鍵效勞程序。

    本體系選用守時(shí)查詢(xún)的方法獲取按鍵按下的信 息。按鍵1按下時(shí),完結(jié)去皮功用,將當(dāng)時(shí)AD采樣 值設(shè)為分量零點(diǎn)值;按鍵2按下時(shí)，完結(jié)設(shè)置單價(jià)模 式下的當(dāng)時(shí)位數(shù)值增加;按鍵3按下時(shí),完結(jié)設(shè)置單 價(jià)形式下的當(dāng)時(shí)位數(shù)值削減;按鍵4按下，完結(jié)設(shè)置單價(jià)形式下的設(shè)置位左移1位;按鍵5按下，完結(jié)設(shè) 置單價(jià)形式下的設(shè)置位右移1位;按鍵6按下時(shí),根 據(jù)按鍵的接連按下時(shí)刻判別按鍵性質(zhì)，長(zhǎng)按按鍵6 進(jìn)入單價(jià)設(shè)置形式,短按按鍵6時(shí)存儲(chǔ)當(dāng)時(shí)設(shè)置值, 承認(rèn)設(shè)置成果。
 

    電子稱(chēng)重儀體系能完結(jié)檢測(cè)方法的手動(dòng)與自 動(dòng)切換、開(kāi)機(jī)自檢、測(cè)驗(yàn)校準(zhǔn)、接入故障診斷、超限 報(bào)警等功用，且能完結(jié)LCD顯現(xiàn)屏上的實(shí)時(shí)狀況 更新。
 

    4.DIY電子稱(chēng)詳細(xì)制作過(guò)程及講解測(cè)驗(yàn)成果與功用剖析

    本規(guī)劃的電子稱(chēng)重儀丈量范圍在0 ~500g,依據(jù) 公式(3)可知,精確度為0.122毫克。表2給出了稱(chēng) 重儀丈量的一批分量值,依據(jù)數(shù)據(jù)比較,得出電子稱(chēng)重儀的差錯(cuò)在0. 8%以?xún)?nèi)，功用良好。

    5.DIY電子稱(chēng)詳細(xì)制作過(guò)程及講解定論

    本文規(guī)劃的電子稱(chēng)重儀具有主動(dòng)量程變換功 能,具有丈量精度高、本錢(qián)低一級(jí)優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)測(cè)驗(yàn)，該裝 置各目標(biāo)均到達(dá)規(guī)劃要求，是一款性?xún)r(jià)比較高的低 本錢(qián)產(chǎn)品。


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