基于数字电子技术的配料秤设计

张芳芳 王丽悦

摘要：电子配料秤制作方便简单且花费成本小，响应灵敏，测量准确精度大且直观，不易损坏和价格便宜等优点。因此在生产生活中逐渐替代了传统的杠杆称。在我们生活的方方面面，大小细节都离不开称量。工厂的生产、贸易更是离不开称量。电子秤的响应灵敏，精度较大，也直观，成本低，价格便宜，因此逐渐替代了传统的杠杆称。

关键词：电阻应变式传感器;差动放大电路;比较器

前言

配料秤性能的好坏，将直接影响配料质量的优劣。在电子配料秤的使用当中，人们常用配料精度来评定配料秤的性能好坏。配料精度是对称量结果与真值的接近程度的一种描述，也就是对配料系统误差与随机误差的-一种反映。采用微机控制进行称重配料，可以对称量误差进行自动补偿，保证配料的准确性，还可以通过微机的键盘和显示器方便地进行人机对话，完成参数设置，检查和修改.工艺设定值，并监视称重配料的生产过程，发现故障及时报警。使用微机还可以调用管理程序，通过建立的模型自动完成对称重配料系统的控制。因此，采用微机控制称重配料系统，可降低原料消耗，提高产品质量，实现生产过程的科学管理。本电子配料秤的设计思路是通过电阻应变式传感器组成的测量电路测出重物的质量信号，由差动放大电路将模拟信号放大传送，比较器将放大过的信号与预设的信号进行比较，以便知道配料的多少。

1工作原理概述

电子配料秤电路构成主要有传感器测量电路，差动放大电路，比较器电路。首先利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，再将模拟信号放大传送。其次，由比较器把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号与预设的信号进行一定比较从而对加料口进行控制，再有差动放大电路输出信号进行A/D转换，有A/D转换系统带动数码管来显示加料的重量。测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

1.1电阻应变片的结构

由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。具体为将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，--般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是A/D转换和CPU）显示或执行机构。

2桥式电路

应变片将应变转化为电阻的变化后，为了显示或记录应变的大小或记录应变的大小必须将应变电阻的变化转化为电压或电流的变化，这一任务是由测量电路完成的，而常规应变片的阻值变化范围很小，测量电路应当精确地测量出这些微小的电阻变化，最常用的测量电路是桥式电路。

2.1电桥电路的优点

灵敏度高;测量范围宽;电路简单;精确度高;易于实现温度补偿等。由运A1 A2运算放大器构成的差动放大电路，放大微小的模拟信号，与预设的信号进行比较。且差动放大电路可以放大差模输入信号，抑制共模输入信号。

2.2比较器电路

比较器电路是用来比较输入信号Vi和参考电压Vref的电路.比较器的门限电压随输出电压的变化而变化，可以用来控制加料的多少.比较器的基本特点：工作在开环或正反馈状态;开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态;非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。从输出引一个电阻分压支路到同相输入端，当输入电压Vi从零逐渐增大，且Vi

3直流稳压电源的设计

交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。整流电路：将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u13，它包含直流成份和许多谐波分量。滤波电路：滤除脉动电压u3中的谐波分量，输出比较平滑的直流电压u4。该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。稳压电路：它能在电网电压和负载电流的变化时，保持输出直流电压的稳定。它是直流稳压电源的重要组成部分，决定着直流电源的重要性能指标。

4整机电路性能分析

其电路构成主要有測量电路、差动放大电路、比较器电路。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，对输入信号电平的要求。

总结

工厂中需要配料称量，用的是电子配料秤。电子配料称适于用计算机技术控制生产过程，采用高精度的传感器，测量准确、响应速度灵敏、分辨率高;电子配料秤制作简单、质量轻、安装调试使用方便;它没有机械磨损，不易损坏;传感器的密封性良好，适合在恶劣环境下工作;采用电子配料秤还可以提高劳动生产率、减轻劳动强度、保证饲料产品的质量、降低生产成本，以及促进企业管理水平的提高。

参考文献

[1]最小二乘线性拟合法在低电阻测量中的应用[J].冷龙龙，肖业伟，谢润邦，胡军.信息技术. 2018（05）