本篇文章介绍了DIY电子称详细制作过程及讲解，一种合适电子爱好者DIY的低本钱电子称（Electronic scale）的规划方案。此电子称（Electronic scale）选用电阻应变片克己称重传感器,借 助三个运放构成的外表扩大器将细小的称重传感器信号扩大至单片机AD采样的电压，完结了物体分量的牢靠测 量,具有精度高、本钱低、便携便利的特色。
 

    电子称作为物品买卖市场上的计量器具，秤的品种主 要有天平、杠杆秤、弹簧秤和电子称（Electronic scale）等。天平适用于实验室贵重物品的精确丈量,运用前需调度平衡旋 钮,轻拿轻放物品和砝码,对称重环境要求较高。杠 杆秤是使用杠杆原理来称重的简易衡器，由木制的 带有秤星的秤杆、金属秤锤、提纽等组成。经校准的 杠杆秤具有精度安稳、操作便利的特色。电子称（Electronic scale）的 呈现突破了传统杠杆秤只能单一称重，无法主动去 皮、计算等缺乏，现在在市场上占有了绝大部分 份额。
 

    电子称（Electronic scale）的称重成果显现直观，也存在被内部程 序二次修正而无法发觉的缺陷。电子爱好者能够自 制一台简易的电子称（Electronic scale）,用于物品称重的校准。
 

    1 .DIY电子称详细制作过程及讲解DIY型电子称（Electronic scale）总体规划

    电子称（Electronic scale）的体系框图如图1所示。称重传感器将 被测物体在压力鼓励下发作的细小电压信号送至信号调度模块0 ,信号调度电路将把小电压表现的微 弱压力信号转变成合适MCU单元读取的直流电压 信号。AD采样模块选用片外专用AD芯片 AD7991,可完结高精度采样。MCU单元接纳键盘信 号,断定相应的丈量模块,将计算出的分量经过LCD 屏幕显现出来。蜂鸣器在称重发作反常时进行报 警。调试接口用于设备运用过程中的参数矫正和向 上位机供给检测数据的功用。
 

    2.DIY电子称详细制作过程及讲解体系硬件规划

    硬件电路包含电源模块、称重传感器模块H、信 号扩大模块、电压检测模块、人机接口模块和报警模 块。

    体系电源模块如图2所示，选用线性电源芯片 LM78系列和LM79系列，发作±5V电源。

    称重传感器模块如图3所示，具有必定弹性的 铝板以悬臂梁方法装置固定在钢板支架上，在铝板悬臂端上下对称的方位安置两片电阻应变片，构成 惠斯通电桥。等效电路&]如图4所示。

    + EXC和-EXC为鼓励信号输入端，加载安稳 的输入电压；+SIG和-SIG为信号输出端。理论 上,处于平衡状况的电桥两输出端等电位。当悬臂 结构受力时，电阻应变片发作形变，阻值发作改 变B]。电桥的输出信号如公式    （1)所示：

    从表1中看出，当被测物体在500g以下时,压 力传感器的输出信号小于3.5mV。图5标明，称重 传感器具有很好的线性度。

    信号调度电路的作用是将传感器的弱小电压信 号经过具有高增益、低噪声搅扰的外表扩大器转变成线性度较好的AD采样信号。外表扩大器是一种 具有差分输入和相对参阅端单端输出的闭环增益单元®。其两个输入端具有较高的输入阻抗，且阻抗 平衡,具有较低的输入偏置电流,具有极低的输出阻 抗,在低频段一般仅有几毫欧（mH)。运算扩大器 的闭环增益是由其反向输入端和输出端之间衔接的 外部电阻决议的,外表扩大器运用一个与信号输入 端阻隔的内部反应电阻网络。外表扩大器的增益既 可由内部预置,又可经过引脚衔接一个内部或许外 部增益电阻器设置，该增益电阻器也与信号输入端 阻隔。

    外表扩大器主要有一个或多个运算扩大器及一 些电阻器构成的分立式结构和单片式结构两大类， 两种结构各有优缺陷。一般，分立式结构外表扩大 器本钱低,规划灵敏,有时能供给单片式结构无法达 到的功用,例如高频带。单片式结构外表扩大器提 供了完好的外表扩大器功用，能够彻底到达规则的 技术目标，出厂前经过微调，其DC精度高于分立式 结构。单片式外表扩大器还具有尺度十分小、简单 易用的优势。本规划选用价格低廉的一般运算扩大 器搭建一个外表扩大器，如图6所示。与运算扩大 器电路相同,外表扩大器的输入缓冲扩大器以单位 增益经过共模信号扩大信号电压。来自两个缓冲器 的输出信号衔接到外表扩大器的减法器单元，以低 增益或单位增益扩大差分信号，然后按捺了共模 电压。

    在图6中，R1=R5,R3=R6, R4 = R7。榜首级放 大倍数为1 +2R1/R2,第二级扩大倍数为R4/R3。总 增益为：

    图7所示的AD7991是一种具有12位精度的片 外串行AD芯片,作业电压为3.3V。依据表1测得 的数据,500g砝码在称重传感器上发作的输出信号 为直流3. 3mV。然后本体系的称重精度为：

    在公式(3 )中，Va为体系的电源电压，mMM为 称重的上限值，Vsensor为称重传感器的信号输出值, Av为外表扩大电路的总增益,n为AD采样的位数。 实践称重值见公式(4)：

 

体系拼装结构如图8所示,整机包含底座、称重 传感器、托盘、信号处理板、主控板（包含MCU、按键 组件、显现屏等）、用于称重校准的砝码等。

 

    3.DIY电子称详细制作过程及讲解软件规划

    电子称重仪的软件规划流程图如图9所示。体系开机自检后完结根本初始化操作，无按键按下时, 实时检测与待测物体分量成线性份额的AD采样 值,检测到有按键按下时,依据按键的品种别离进入 各自的按键效劳程序。

    本体系选用守时查询的方法获取按键按下的信 息。按键1按下时,完结去皮功用,将当时AD采样 值设为分量零点值;按键2按下时，完结设置单价模 式下的当时位数值增加;按键3按下时,完结设置单 价形式下的当时位数值削减;按键4按下，完结设置单价形式下的设置位左移1位;按键5按下，完结设 置单价形式下的设置位右移1位;按键6按下时,根 据按键的接连按下时刻判别按键性质，长按按键6 进入单价设置形式,短按按键6时存储当时设置值, 承认设置成果。
 

    电子称重仪体系能完结检测方法的手动与自 动切换、开机自检、测验校准、接入故障诊断、超限 报警等功用，且能完结LCD显现屏上的实时状况 更新。
 

    4.DIY电子称详细制作过程及讲解测验成果与功用剖析

    本规划的电子称重仪丈量范围在0 ~500g,依据 公式(3)可知,精确度为0.122毫克。表2给出了称 重仪丈量的一批分量值,依据数据比较,得出电子称重仪的差错在0. 8%以内，功用良好。

    5.DIY电子称详细制作过程及讲解定论

    本文规划的电子称重仪具有主动量程变换功 能,具有丈量精度高、本钱低一级优点。经测验，该装 置各目标均到达规划要求，是一款性价比较高的低 本钱产品。


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