電子技術(shù)文章：實(shí)用的稱重及過(guò)載報(bào)警電路

電子技術(shù)文章：實(shí)用的稱重及過(guò)載報(bào)警電路摘要：本文介紹了一種稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、比較電路、譯碼顯示、聲光報(bào)警等四大模塊組成。它具有在稱重過(guò)載報(bào)警的功能，提醒操作人員進(jìn)行相關(guān)處理的作用，同時(shí)也延長(zhǎng)了電子稱的壽命。關(guān)鍵詞：A/D轉(zhuǎn)換文章；過(guò)載文章；報(bào)警系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)1>稱重3.5位數(shù)字顯示。2>顯示精度0.1%±1字。3>載荷達(dá)滿載110%時(shí)發(fā)出警報(bào)。4>載荷達(dá)滿載90%時(shí)發(fā)出預(yù)報(bào)。1.2系統(tǒng)組成框圖單元電路的設(shè)計(jì)2.1稱重傳感器文章稱重測(cè)量采用目前常用且較為成熟的電阻應(yīng)變式傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。電阻應(yīng)變式傳感器將電阻應(yīng)變片粘貼在各種彈性敏感元件上，可構(gòu)成測(cè)量位移、加速度、力、力矩、壓力等多種參數(shù)的電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化和多點(diǎn)步測(cè)量、遠(yuǎn)距測(cè)量和遙測(cè)，靈敏度高，測(cè)量速度快，適合靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量、可以測(cè)量多種物理量等諸多優(yōu)點(diǎn)。2.1.1電阻應(yīng)變式傳感器的基本原理文章彈性體在外力作用下產(chǎn)生彈性形變，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片(轉(zhuǎn)換元件)也隨之產(chǎn)生形變，引起電阻應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化(增大或減少),再通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一變化的電信號(hào)(電壓或電流)輸出,從而完成了將重力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程。由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的部份。1稱重傳感器的檢測(cè)電路一般均采用惠斯登全橋式等臂電橋,這種電路具有很多優(yōu)點(diǎn),如可以抑制溫度變化的影響,抑制側(cè)向力干擾,比較方便地解決稱重感器的補(bǔ)償問(wèn)題等。稱重傳感器檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的阻值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾妷褐递敵觥．?dāng)測(cè)量不同范圍的力值，選用量程不同的傳感器，而傳感器輸出信號(hào)范圍不變，均為0～20mv，考慮電路將選用3.5位顯示，本設(shè)計(jì)采用2x10kKg(k為整數(shù))系列傳感器。2.2前置信號(hào)放大文章由于傳感器的靈敏度，在采用最大激勵(lì)電源時(shí)其滿度輸入最大電壓仍為毫伏級(jí)，比A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)低2-3個(gè)數(shù)量級(jí)，很難直接進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換，故需要增加一個(gè)前置放大器，對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行放大處理。通用運(yùn)算放大器一般具有毫伏級(jí)的失調(diào)電壓和每度數(shù)微伏的溫度漂移，顯然不能用于放大微弱信號(hào)。本電路采用美國(guó)Intersil公司生產(chǎn)的第四代集成運(yùn)算放大器ICL7650，它的動(dòng)態(tài)校零原理清除了CMOS器件固有的失調(diào)和漂移，其失調(diào)電壓和漂移僅幾個(gè)μV，適合于較弱信號(hào)的放大。A/D轉(zhuǎn)換電路文章A/D轉(zhuǎn)換電路選用了IC:MC14433。MC14433是國(guó)產(chǎn)的3位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器,集成了雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器所有的CMOS模擬電路和數(shù)字電路，具有外接元件少，輸入阻抗高，功耗低，電源電壓范圍寬，精度高等特點(diǎn)，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只要外接少量的電阻和電容即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換器，其主要技術(shù)參數(shù)如下：①精度：讀數(shù)的±0.1%±1字②模擬電壓輸入量程：1.999V和199.9mV兩檔③轉(zhuǎn)換速率：2-25次/s④輸入阻抗：大于1000MΩ⑤電源電壓：±4.8V—±8V⑥功耗：8mW（±5V電源電壓時(shí)，典型值）⑦采用字位動(dòng)態(tài)掃描BCD碼輸出方式，即千、百、十、個(gè)位BCD碼分時(shí)在Q0—Q3輪流輸出，同時(shí)在DS1—DS4端輸出同步字位選通脈沖，很方便實(shí)現(xiàn)LED的動(dòng)態(tài)顯示。22.4譯碼/驅(qū)動(dòng)顯示電路文章譯碼部分，采用了集成塊CD4511，它是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰LED顯示器的BCD碼-七段碼譯碼器，其中主要引腳的說(shuō)明如下：第1、2、6、7腳為BCD碼的輸入端，譯碼輸出端口為“a-b-c-d-e-f-g”。電路原理如下：從A/D轉(zhuǎn)換器四個(gè)輸出端口出來(lái)的BCD碼，被輸入CD4511集成塊的第1、2、6、7腳，譯碼后的信號(hào)由a-b-c-d-e-f-g端口輸出，接入相應(yīng)的數(shù)碼管。為了節(jié)省系統(tǒng)的資源，本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)顯示原理如下：當(dāng)向LED的段碼數(shù)據(jù)口發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)，這時(shí)只有一個(gè)數(shù)碼管顯示該數(shù)碼，延時(shí)一段時(shí)間后可以發(fā)送第二個(gè)數(shù)據(jù)，顯示器分時(shí)輪流工作。顯示模塊用三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管，電路中采用是共陰極的數(shù)碼管，即高電平有效。2.5比較與聲光報(bào)警電路比較電路決定了報(bào)警和控制的精度，兩個(gè)比較器經(jīng)過(guò)一或門控制由構(gòu)成發(fā)聲模塊。這部分電路是采用了運(yùn)放F3140構(gòu)成的較高精度的電壓比較器。A2、A3分別為110%和90%比較器，電位W3、W4是用來(lái)調(diào)整兩個(gè)比較器的參考電壓。當(dāng)載荷達(dá)滿載110%時(shí)，調(diào)整電位器W3,使紅燈亮，此時(shí)A2同相輸入端的電壓就是載荷達(dá)滿載110%時(shí)的參考電壓VF2；當(dāng)載荷達(dá)滿載90%時(shí)，調(diào)整電位器W4,使黃燈亮，此時(shí)A3反相輸入端的電壓就是載荷達(dá)滿載90%時(shí)的參考電壓VF3。放大的電壓VX≥VF3時(shí)，A3翻轉(zhuǎn)，Q6導(dǎo)通，黃燈亮，這時(shí)輸出高電平，振蕩器振蕩，驅(qū)動(dòng)喇叭發(fā)出預(yù)報(bào)聲；當(dāng)電壓VX≥VF2時(shí)，A2翻轉(zhuǎn)，Q5導(dǎo)通，紅燈亮，輸出高電平，接到振蕩器中555定時(shí)器的復(fù)位端，使振蕩器產(chǎn)出振蕩，喇叭發(fā)出警報(bào)聲。整機(jī)分析該電路中稱重傳感器是由彈性體和粘貼在彈性體上的箔式應(yīng)變片組成。當(dāng)傳感器受力時(shí)，應(yīng)變片產(chǎn)生形變，致使其阻值也發(fā)生變化，在應(yīng)變片橋臂上施加電壓，就會(huì)有電壓輸出，即輸出與受力成正比的電壓信號(hào)。此信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器A1