文獻(xiàn)綜述-基于電阻應(yīng)變片的智能稱重系統(tǒng)

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1、蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）附件：文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述 11電子 (1116405012) 邵葉雯 （蘇州大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院） 1. 課題背景 稱重傳感器與電子衡器數(shù)字化是九十年代電子衡器發(fā)展最突出的熱點(diǎn),電子技術(shù)的飛躍進(jìn)步,單片機(jī)的普及與推廣,為電子衡器提高性能、稱量自動和智能化作出了貢獻(xiàn);微電子、信息、智能卡等高新技術(shù)更加速了衡器數(shù)字化、智能化、微型化、微功耗的進(jìn)程。由于單片機(jī)本身的嵌入式軟件技術(shù)及大規(guī)模集成電路等特點(diǎn),具有三電一體化(機(jī)電、電子、微電子)高新技術(shù)的衡器產(chǎn)品便會應(yīng)運(yùn)而生,制造工藝的簡化、產(chǎn)品成本的降低、利潤空間的增大,將會掀起新一輪衡器制造技術(shù)的革命與競爭。[1]

2、 近年來,我國衡器行業(yè)的數(shù)字式稱重傳感器的應(yīng)用發(fā)展較快,一些獨(dú)具遠(yuǎn)見的外資企業(yè)與國內(nèi)企業(yè)制造商均把目光瞄向了這一極具生命力的產(chǎn)品上來。不少企業(yè)把稱重系統(tǒng)中原本放在稱重儀表內(nèi)的放大與A/D電路,前置于稱重傳感器罩殼內(nèi)或接線盒內(nèi)就稱其為智能化。[2] 2. 研究目的與現(xiàn)狀 2.1. 研究目的和意義 SBC（Smart Bitrate Control） 系列智能化稱重傳感器重傳感器中的智能化成為研究熱點(diǎn)，包論等先進(jìn)數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行各種補(bǔ)償和能上的完善。[3]傳感器的發(fā)展趨勢造工藝水平的提高，芯片集成度越來越水平不斷提升，先進(jìn)數(shù)據(jù)處理算法的不網(wǎng)絡(luò)化、微型化方向發(fā)展，歸結(jié)起來，高穩(wěn)定性平的提高

3、，器件的性能不斷提升，加上微處理器的運(yùn)算能力越來越強(qiáng)，理誤差的各種前沿方法不斷涌現(xiàn)。[4] 本文設(shè)計(jì)了一個電阻應(yīng)變式的稱重傳感器。電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減?。俳?jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。[5] 電阻應(yīng)變式傳感器是目前應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，已廣泛地應(yīng)用于航空、機(jī)械、電力、化工、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域中的力、壓力、力矩以及位移、加速度等參數(shù)的測量。目前，無論在數(shù)量

4、上還是在應(yīng)用領(lǐng)域上，與其他傳感器相比都具有重要的地位。[6] 2.2. 研究現(xiàn)狀與存在的問題 隨著人們生活水平的提高，對于稱重儀的要求也越來越高。分析近年來電子衡器對稱重傳感器的新要求，不難得出小型化，集成化，多功能化和智能化將是稱重傳感器的重要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。[7] 2.2.1研究現(xiàn)狀 國外的智能稱重儀的電路設(shè)計(jì)中的放大電路采用OPA227和OPA228系列放大器，結(jié)合低噪聲與精度高和寬的帶寬，設(shè)計(jì)出的稱重儀需要交流和精密直流性能。[8]國外的學(xué)者也在設(shè)計(jì)中應(yīng)用了ADG819/ADG820，其特點(diǎn)是精度高、低功耗、便于攜帶、靠電池供電。[9] 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行業(yè)對電子衡器的

5、需求不斷增加，極大的促進(jìn)了稱重傳感器技術(shù)的發(fā)展。80年代中期到90年代中期，是我國稱重傳感器技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展，品種和規(guī)格迅速增加，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的十年。不少廠家都改進(jìn)或增加工藝裝備、檢測儀表，購置智能溫度補(bǔ)償裝置和靈敏度溫度補(bǔ)償設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)[10]。90年代中期稱重傳感器生產(chǎn)企業(yè)增加到160多個，年產(chǎn)量200多萬只。除滿足國內(nèi)市場需求外，十余個企業(yè)開始小批量出口，呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢頭。[11] 2.2.2 存在的主要問題 1.結(jié)構(gòu)類型偏少，品種規(guī)格不全，特種用途產(chǎn)品奇缺。[12] 2.準(zhǔn)確度等級較低，C3級成功率不高。 3.穩(wěn)定性和可靠性較差，返修率高，工作壽命低。 4.產(chǎn)品

6、標(biāo)準(zhǔn)化、工程化水平和企業(yè)產(chǎn)業(yè)化程度較低，產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的均一性差。[13] 5.創(chuàng)新產(chǎn)品和自主知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品少，低水平重復(fù)產(chǎn)品多，貼牌加工、直接出口產(chǎn)品少。 3. 課題途徑及步驟 本課題將基于電阻應(yīng)變片的智能稱重系統(tǒng)作為研究課題，主要任務(wù)及目標(biāo)為：熟悉和掌握該系統(tǒng)主要使用電阻應(yīng)變片、電橋電路、放大及A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)稱重，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算與顯示。[14] 在實(shí)際使用中，由于受到原材料及制造工藝、安裝方法、使用條件及外部環(huán)境的影響，很容易發(fā)生故障，影響電子衡器計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確及穩(wěn)定的運(yùn)行。因此,了解稱重傳感器的基本原理及故障原因，熟練掌握故障的分析判斷技術(shù)，是快速準(zhǔn)確地處理電子

7、衡器的故障，保證其準(zhǔn)確、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。[15] 課題實(shí)施主要分為：資料收集及當(dāng)前研究現(xiàn)狀分析、電路設(shè)計(jì)、軟件仿真、電路板的焊接與調(diào)試、數(shù)據(jù)分析處理、撰寫報(bào)告等幾個階段。 4. 可能遇到的問題及應(yīng)變措施 1.問題：利用ISIS professional畫電路圖較為薄弱，對于Keil C51軟件的使用不是很熟練。 擬采取措施：向?qū)熣埥?，進(jìn)一步熟悉算法，掌握Keil C51、ISIS professional等開發(fā)工具。 2.問題：電阻應(yīng)變片隨著溫度的變化會引起誤差。 擬采取措施：設(shè)計(jì)差動全橋電路。 3.問題：產(chǎn)生共模信號及其他干擾信號 擬采取措施：在放大電路以及檢波電路設(shè)計(jì)

8、時，我分別采用同相串聯(lián)雙運(yùn)放高共模抑制比放大電路，和整流型相敏檢波電路。 參考文獻(xiàn) [1] 陳日興.數(shù)字式稱重傳感器的智能化功能演變與發(fā)展綜述[J].中國計(jì)量,2011,23(1):1-4. [2] 汪顯衛(wèi).基于HX711自動計(jì)價(jià)數(shù)顯電子稱設(shè)計(jì)[J].硅谷,2012,5(1):10-13. [3] 程智.簡易電子稱的設(shè)計(jì)[N].電子世界.2013,7(1):12-15. [4] 劉九卿.解析稱重傳感器誤差計(jì)算用最佳擬合直線[J].衡器.2014,2(1):3-6. [5] 田佳琳,李琴.數(shù)字式應(yīng)變稱重傳感器專用測量單元設(shè)計(jì)[J].工業(yè)計(jì)量.2010,1(1):24-26.

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