基于數字電子技術的配料秤設計

張芳芳 王麗悅

摘要：電子配料秤制作方便簡單且花費成本小，響應靈敏，測量準確精度大且直觀，不易損壞和價格便宜等優點。因此在生產生活中逐漸替代了傳統的杠桿稱。在我們生活的方方面面，大小細節都離不開稱量。工廠的生產、貿易更是離不開稱量。電子秤的響應靈敏，精度較大，也直觀，成本低，價格便宜，因此逐漸替代了傳統的杠桿稱。

關鍵詞：電阻應變式傳感器;差動放大電路;比較器

前言

配料秤性能的好壞，將直接影響配料質量的優劣。在電子配料秤的使用當中，人們常用配料精度來評定配料秤的性能好壞。配料精度是對稱量結果與真值的接近程度的一種描述，也就是對配料系統誤差與隨機誤差的-一種反映。采用微機控制進行稱重配料，可以對稱量誤差進行自動補償，保證配料的準確性，還可以通過微機的鍵盤和顯示器方便地進行人機對話，完成參數設置，檢查和修改.工藝設定值，并監視稱重配料的生產過程，發現故障及時報警。使用微機還可以調用管理程序，通過建立的模型自動完成對稱重配料系統的控制。因此，采用微機控制稱重配料系統，可降低原料消耗，提高產品質量，實現生產過程的科學管理。本電子配料秤的設計思路是通過電阻應變式傳感器組成的測量電路測出重物的質量信號，由差動放大電路將模擬信號放大傳送，比較器將放大過的信號與預設的信號進行比較，以便知道配料的多少。

1工作原理概述

電子配料秤電路構成主要有傳感器測量電路，差動放大電路，比較器電路。首先利用由電阻應變式傳感器組成的測量電路測出物質的重量信號，再將模擬信號放大傳送。其次，由比較器把由差動放大器電路把傳感器輸出的微弱信號與預設的信號進行一定比較從而對加料口進行控制，再有差動放大電路輸出信號進行A/D轉換，有A/D轉換系統帶動數碼管來顯示加料的重量。測量電路中最主要的元器件就是電阻應變式傳感器。電阻應變式傳感器是傳感器中應用最多的一種，廣泛應用于電子秤以及各種新型結構的測量裝置。電阻應變片是一種將被測件上的應變變化轉換成為一種電信號的敏感器件。電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀應變片兩種。根據不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值范圍應注意：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發熱致使本身的溫度過高，不同的環境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

1.1電阻應變片的結構

由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。金屬導體在外力作用下發生機械變形時，其電阻值隨著它所受機械變形（伸長或縮短）的變化而發生變化的現象，稱為金屬的電阻應變效應。具體為將應變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產生力學應變基體上，當基體受力發生應力變化時，電阻應變片也一起產生形變，使應變片的阻值發生改變，從而使加在電阻上的電壓發生變化。這種應變片在受力時產生的阻值變化通常較小，--般這種應變片都組成應變電橋，并通過后續的儀表放大器進行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉換和CPU）顯示或執行機構。

2橋式電路

應變片將應變轉化為電阻的變化后，為了顯示或記錄應變的大小或記錄應變的大小必須將應變電阻的變化轉化為電壓或電流的變化，這一任務是由測量電路完成的，而常規應變片的阻值變化范圍很小，測量電路應當精確地測量出這些微小的電阻變化，最常用的測量電路是橋式電路。

2.1電橋電路的優點

靈敏度高;測量范圍寬;電路簡單;精確度高;易于實現溫度補償等。由運A1 A2運算放大器構成的差動放大電路，放大微小的模擬信號，與預設的信號進行比較。且差動放大電路可以放大差模輸入信號，抑制共模輸入信號。

2.2比較器電路

比較器電路是用來比較輸入信號Vi和參考電壓Vref的電路.比較器的門限電壓隨輸出電壓的變化而變化，可以用來控制加料的多少.比較器的基本特點：工作在開環或正反饋狀態;開關特性，因開環增益很大，比較器的輸出只有高電平和低電平兩個穩定狀態;非線性，因大幅度工作，輸出和輸入不成線性關系。從輸出引一個電阻分壓支路到同相輸入端，當輸入電壓Vi從零逐漸增大，且Vi

3直流穩壓電源的設計

交流電壓變為整流電路所需的交流電壓，一般次級電壓u2較小。整流電路：將變壓器次級交流電壓u2變成單向的直流電壓u13，它包含直流成份和許多諧波分量。濾波電路：濾除脈動電壓u3中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓u4。該電壓往往隨電網電壓和負載電流的變化而變化。穩壓電路：它能在電網電壓和負載電流的變化時，保持輸出直流電壓的穩定。它是直流穩壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標。

4整機電路性能分析

其電路構成主要有測量電路、差動放大電路、比較器電路。其中測量電路中最主要的元器件就是電阻應變式傳感器。電阻應變式傳感器是傳感器中應用最多的一種，廣泛應用于電子秤以及各種新型結構的測量裝置。而差動放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號進行一定倍數的放大，對輸入信號電平的要求。

總結

工廠中需要配料稱量，用的是電子配料秤。電子配料稱適于用計算機技術控制生產過程，采用高精度的傳感器，測量準確、響應速度靈敏、分辨率高;電子配料秤制作簡單、質量輕、安裝調試使用方便;它沒有機械磨損，不易損壞;傳感器的密封性良好，適合在惡劣環境下工作;采用電子配料秤還可以提高勞動生產率、減輕勞動強度、保證飼料產品的質量、降低生產成本，以及促進企業管理水平的提高。

參考文獻

[1]最小二乘線性擬合法在低電阻測量中的應用[J].冷龍龍，肖業偉，謝潤邦，胡軍.信息技術. 2018（05）