本篇文章介紹了DIY電子稱詳細制作過程及講解，一種合適電子愛好者DIY的低本錢電子稱（Electronic scale）的規劃方案。此電子稱（Electronic scale）選用電阻應變片克己稱重傳感器,借 助三個運放構成的外表擴大器將細小的稱重傳感器信號擴大至單片機AD采樣的電壓，完結了物體分量的牢靠測 量,具有精度高、本錢低、便攜便利的特色。
 

    電子稱作為物品買賣市場上的計量器具，秤的品種主 要有天平、杠桿秤、彈簧秤和電子稱（Electronic scale）等。天平適用于實驗室貴重物品的精確丈量,運用前需調度平衡旋 鈕,輕拿輕放物品和砝碼,對稱重環境要求較高。杠 桿秤是使用杠桿原理來稱重的簡易衡器，由木制的 帶有秤星的秤桿、金屬秤錘、提紐等組成。經校準的 杠桿秤具有精度安穩、操作便利的特色。電子稱（Electronic scale）的 呈現突破了傳統杠桿秤只能單一稱重，無法主動去 皮、計算等缺乏，現在在市場上占有了絕大部分 份額。
 

    電子稱（Electronic scale）的稱重成果顯現直觀，也存在被內部程 序二次修正而無法發覺的缺陷。電子愛好者能夠自 制一臺簡易的電子稱（Electronic scale）,用于物品稱重的校準。
 

    1 .DIY電子稱詳細制作過程及講解DIY型電子稱（Electronic scale）總體規劃

    電子稱（Electronic scale）的體系框圖如圖1所示。稱重傳感器將 被測物體在壓力鼓勵下發作的細小電壓信號送至信號調度模塊0 ,信號調度電路將把小電壓表現的微 弱壓力信號轉變成合適MCU單元讀取的直流電壓 信號。AD采樣模塊選用片外專用AD芯片 AD7991,可完結高精度采樣。MCU單元接納鍵盤信 號,斷定相應的丈量模塊,將計算出的分量經過LCD 屏幕顯現出來。蜂鳴器在稱重發作反常時進行報 警。調試接口用于設備運用過程中的參數矯正和向 上位機供給檢測數據的功用。
 

    2.DIY電子稱詳細制作過程及講解體系硬件規劃

    硬件電路包含電源模塊、稱重傳感器模塊H、信 號擴大模塊、電壓檢測模塊、人機接口模塊和報警模 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，發作±5V電源。

    稱重傳感器模塊如圖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稱的方位安置兩片電阻應變片，構成 惠斯通電橋。等效電路&]如圖4所示。

    + EXC和-EXC為鼓勵信號輸入端，加載安穩 的輸入電壓；+SIG和-SIG為信號輸出端。理論 上,處于平衡狀況的電橋兩輸出端等電位。當懸臂 結構受力時，電阻應變片發作形變，阻值發作改 變B]。電橋的輸出信號如公式    （1)所示：

    從表1中看出，當被測物體在500g以下時,壓 力傳感器的輸出信號小于3.5mV。圖5標明，稱重 傳感器具有很好的線性度。

    信號調度電路的作用是將傳感器的弱小電壓信 號經過具有高增益、低噪聲攪擾的外表擴大器轉變成線性度較好的AD采樣信號。外表擴大器是一種 具有差分輸入和相對參閱端單端輸出的閉環增益單元®。其兩個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)。運算擴大器 的閉環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,外表擴大器運用一個與信號輸入 端阻隔的內部反應電阻網絡。外表擴大器的增益既 可由內部預置,又可經過引腳銜接一個內部或許外 部增益電阻器設置，該增益電阻器也與信號輸入端 阻隔。

    外表擴大器主要有一個或多個運算擴大器及一 些電阻器構成的分立式結構和單片式結構兩大類， 兩種結構各有優缺陷。一般，分立式結構外表擴大 器本錢低,規劃靈敏,有時能供給單片式結構無法達 到的功用,例如高頻帶。單片式結構外表擴大器提 供了完好的外表擴大器功用，能夠徹底到達規則的 技術目標，出廠前經過微調，其DC精度高于分立式 結構。單片式外表擴大器還具有尺度十分小、簡單 易用的優勢。本規劃選用價格低廉的一般運算擴大 器搭建一個外表擴大器，如圖6所示。與運算擴大 器電路相同,外表擴大器的輸入緩沖擴大器以單位 增益經過共模信號擴大信號電壓。來自兩個緩沖器 的輸出信號銜接到外表擴大器的減法器單元，以低 增益或單位增益擴大差分信號，然后按捺了共模 電壓。

    在圖6中，R1=R5,R3=R6, R4 = R7。榜首級放 大倍數為1 +2R1/R2,第二級擴大倍數為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,作業電壓為3.3V。依據表1測得 的數據,500g砝碼在稱重傳感器上發作的輸出信號 為直流3. 3mV。然后本體系的稱重精度為：

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

 

體系拼裝結構如圖8所示,整機包含底座、稱重 傳感器、托盤、信號處理板、主控板（包含MCU、按鍵 組件、顯現屏等）、用于稱重校準的砝碼等。

 

    3.DIY電子稱詳細制作過程及講解軟件規劃

    電子稱重儀的軟件規劃流程圖如圖9所示。體系開機自檢后完結根本初始化操作，無按鍵按下時, 實時檢測與待測物體分量成線性份額的AD采樣 值,檢測到有按鍵按下時,依據按鍵的品種別離進入 各自的按鍵效勞程序。

    本體系選用守時查詢的方法獲取按鍵按下的信 息。按鍵1按下時,完結去皮功用,將當時AD采樣 值設為分量零點值;按鍵2按下時，完結設置單價模 式下的當時位數值增加;按鍵3按下時,完結設置單 價形式下的當時位數值削減;按鍵4按下，完結設置單價形式下的設置位左移1位;按鍵5按下，完結設 置單價形式下的設置位右移1位;按鍵6按下時,根 據按鍵的接連按下時刻判別按鍵性質，長按按鍵6 進入單價設置形式,短按按鍵6時存儲當時設置值, 承認設置成果。
 

    電子稱重儀體系能完結檢測方法的手動與自 動切換、開機自檢、測驗校準、接入故障診斷、超限 報警等功用，且能完結LCD顯現屏上的實時狀況 更新。
 

    4.DIY電子稱詳細制作過程及講解測驗成果與功用剖析

    本規劃的電子稱重儀丈量范圍在0 ~500g,依據 公式(3)可知,精確度為0.122毫克。表2給出了稱 重儀丈量的一批分量值,依據數據比較,得出電子稱重儀的差錯在0. 8%以內，功用良好。

    5.DIY電子稱詳細制作過程及講解定論

    本文規劃的電子稱重儀具有主動量程變換功 能,具有丈量精度高、本錢低一級優點。經測驗，該裝 置各目標均到達規劃要求，是一款性價比較高的低 本錢產品。


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