電子稱實(shí)驗(yàn)報(bào)告

電子秤控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 電子秤實(shí)驗(yàn)報(bào)告摘要：電子秤在人們的日常生活中廣為使用，帶來(lái)了方便。本文介紹一種電子秤的設(shè)計(jì)，包括全橋電路，放大電路的選擇和軟件的數(shù)據(jù)采集和標(biāo)定過(guò)程，其中包括電子秤界面的設(shè)計(jì)。軟件編程部分采用的是VisualBasic6.0，來(lái)實(shí)現(xiàn)接收測(cè)量（標(biāo)定）和顯示功能。通過(guò)多次數(shù)據(jù)測(cè)量取平均值的方法最終達(dá)到提高精度的目的。關(guān)鍵字：電子秤傳感器放大電路VisualBasic6.0任務(wù)分析：在硬件部分設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)連接電路信號(hào)放大電路，要求根據(jù)選擇的傳感器輸出范圍，將信號(hào)放大到數(shù)據(jù)采集量程范圍（0-5V），濾波后輸入數(shù)據(jù)采集卡，輸出信號(hào)要準(zhǔn)確穩(wěn)定。軟件部分設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集程序，并調(diào)試通過(guò)，最終經(jīng)過(guò)標(biāo)定后可以準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)顯示被測(cè)物的質(zhì)量。設(shè)備要求：金屬箔式應(yīng)變片——全橋測(cè)量電路，ZK-6測(cè)控電路板中U16三運(yùn)放高共模抑制比放大電路，智能直流電壓表（精度在mv）,5v直流電壓源，計(jì)算機(jī)，VB6.0，PCI數(shù)據(jù)采集卡（VBTEST6011），導(dǎo)線若干。硬件設(shè)計(jì)：本實(shí)驗(yàn)是由金屬箔式應(yīng)變片——全橋測(cè)量電路和三運(yùn)放高工共模抑制比放大電路共同構(gòu)成硬件部分。金屬箔式應(yīng)變片是一種利用電阻材料的應(yīng)變效應(yīng)將工程結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部變形轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。此類傳感器主要是通過(guò)一定的機(jī)械裝置將被測(cè)量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形，然后由電阻應(yīng)變片將彈性元件的變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過(guò)測(cè)量電路將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化信號(hào)輸出。應(yīng)變片全橋測(cè)量電路中，將應(yīng)力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，相反的?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其變化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4時(shí)，其橋路輸出電壓Uo≈(△R／R)E＝KεE。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性得到改善。三運(yùn)放高共模抑制比放大電路又稱測(cè)量放大器、儀表放大器等。它的輸入阻抗高，易于與各種信號(hào)源相匹配。它的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流及輸入偏置電流小，并且漂移小，穩(wěn)定性好。其共模抑制比大，能適于在大的共模電壓的背景下對(duì)微小差值信號(hào)進(jìn)行放大。圖中改變電位器RF1的阻值，則可以改變對(duì)差模信號(hào)的放大倍數(shù)；R5，RF2，R6用于調(diào)零，當(dāng)R1=R2,R3=R4，R7=R8時(shí)則其中，G是整個(gè)放大器對(duì)差模信號(hào)的增益：是整個(gè)放大器對(duì)共模信號(hào)的增益：KCMRR是運(yùn)算放大器N3的共模抑制比。整個(gè)放大器的共模抑制比：原理圖與電路圖打開綜合測(cè)控實(shí)驗(yàn)臺(tái)主機(jī)箱電源，給全橋電路供以+5V直流電源，由于電橋的輸出信號(hào)微弱，需接放大電路將其信號(hào)放大，這里選擇三運(yùn)放高共模抑制比放大電路。電路圖如下所示：將U0接實(shí)驗(yàn)箱上智能直流電壓表，通過(guò)調(diào)節(jié)Rp1使輸出電壓在0-5V范圍內(nèi)。我選取了秤空載時(shí)電壓表顯示3.94V時(shí)作為測(cè)量初始值。逐一添加砝碼并記錄電壓表的變化，共測(cè)量三次，記錄數(shù)據(jù)如下： 次數(shù)砝碼123均值03.943.943.943.94013.983.993.983.98324.034.034.024.02634.074.084.074.07344.124.134.124.12354.164.174.174.16664.214.224.214.21374.254.264.254.25384.304.304.294.29694.344.354.334.340104.404.404.384.393秤的輸出線性圖由圖可知該秤的輸出線性很好。自動(dòng)采集信號(hào)利用時(shí)鐘插件自動(dòng)開啟AD轉(zhuǎn)換并采集被測(cè)值，時(shí)間間隔為500ms,數(shù)據(jù)存入文本框text1中，因?yàn)殡妷弘S重量變化范圍小（硬件上每20克重量物體電壓變化約為0.046伏），為了增強(qiáng)顯示變化效果，先將AD轉(zhuǎn)換值減去一個(gè)常數(shù)（經(jīng)試驗(yàn)，1200較合適）再乘以固定值，其值為100，相關(guān)程序?yàn)門ext1.Text=(pval1(0)-1200)*100精度控制轉(zhuǎn)換公式試驗(yàn)要求將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為實(shí)際物理量，即轉(zhuǎn)換公式。具體計(jì)算方法如下：本電子稱量程為0g-400g在此選定0g、100g、200g三個(gè)點(diǎn)作為試驗(yàn)量，經(jīng)試驗(yàn)測(cè)得0g對(duì)應(yīng)AD轉(zhuǎn)換值分別為2835、2734、2791、2797、2882、2807；100g對(duì)應(yīng)AD轉(zhuǎn)換值分別為5100、5198、4993、5143、5133、5139；200g對(duì)應(yīng)AD轉(zhuǎn)換值分別為7514、7517、7463、7340、7667、7537；對(duì)應(yīng)均值分別為2807、5117、7506。實(shí)際重量123456平均值0g2835273427912797288228072807100g5100519849935143513351395117200g7514751774637340766775377506100g對(duì)應(yīng)采集變化量為（7506-5117-2807）/2=2344所以轉(zhuǎn)換公式G=(x-2807)/2344x100g初次采集被測(cè)值存在波動(dòng)性，如不采取措施將產(chǎn)生較大誤差。在此采用均值法得到平均值作為輸入量。具體如下：取n次采集平均值作為最終測(cè)試量，n值由用戶決定，本實(shí)驗(yàn)中n值大于150時(shí)，測(cè)量精度在1%。主要程序如下：Ifn<bThen n=n+1m=m+(pval1(0)-1200)*100+6000Text3.Text=m/n “已經(jīng)采集數(shù)值平均值”Text5.Text=n “已經(jīng)采集次數(shù)”ElseText3.Text=Text3.Text “采集次數(shù)達(dá)到后保持不變”EndIf 控制程序流程圖：變量聲明變量聲明打開設(shè)備關(guān)閉設(shè)備開始采集數(shù)據(jù)自動(dòng)采集當(dāng)前值輸入采集數(shù)n量實(shí)時(shí)顯示采集數(shù)據(jù)平均值當(dāng)采集數(shù)到達(dá)n時(shí)，結(jié)束采集值輸出實(shí)際重量標(biāo)定（確定轉(zhuǎn)換公式）電子秤實(shí)時(shí)顯示界面：關(guān)鍵程序DimmDevHandleAsLong“變量聲明”DimsVersionAsStringDimpval2(0To128)AsLongDimTest,mMsg,Te,TesAsBooleanPrivateSubCommand1_Click()“打開設(shè)備”mTest=Pci6011_Open(0)IfmTestThenmMsg=MsgBox("設(shè)備成功的被打開",vbOKOnly)ElsemMsg=MsgBox("打開設(shè)備出錯(cuò)",vbOKOnly)EndIfEndSubPrivateSubCommand2_Click()“關(guān)閉設(shè)備”mTest=Pci6011_Close(mDevHandle)IfmTestThenmMsg=MsgBox("設(shè)備關(guān)閉正確",vbOKOnly)Timer1.Enabled=FalseElsemMsg=MsgBox("設(shè)備關(guān)閉出錯(cuò)",vbOKOnly)Timer1.Enabled=FalseEndIfEndSubPrivateSubCommand3_Click()“采集數(shù)據(jù)”IfCommand3.Caption="開始采集"Then“若點(diǎn)擊開始采集按鈕，則打Test=Pci6011_SoftADSetChn(0,0)開AD轉(zhuǎn)化并采集數(shù)據(jù)”Tes=Pci6011_SoftADStart(0)Te=Pci6011_SoftADRead(0,pval1(0))IfTestAndTesAndTeThenCommand3.Caption="停止采集"m=0 “m指的是當(dāng)前采集數(shù)的總n=0 和，n指的是當(dāng)前已經(jīng)采集次數(shù)”b=Val(Text4.Text) Text3.Text=0 初始化Text1.Text=0Text5.Text=0Timer1.Enabled=TrueElsemMsg=MsgBox("軟件啟動(dòng)AD錯(cuò)誤",vbOKOnly)Timer1.Enabled=FalseEndIfElseCommand3.Caption="開始采集"Timer1.Enabled=FalseEndIfEndSubPrivateSubCommand4_Click() “采集平均值轉(zhuǎn)化為實(shí)際重量”Text2.Text=Int(((Val(Text3.Text)-2807)/2344)*100)&"g"EndSubPrivateSubTimer1_Timer()Text1.Text=(pval1(0)-1200)*100+6000 “當(dāng)前瞬時(shí)采集值”Ifn<bThen n=n+1m=m+(pval1(0)-1200)*100+6000Text3.Text=m/n “已經(jīng)采集數(shù)值平均值”Text5.Text=n “已經(jīng)采集次數(shù)”ElseText3.Text=Text3.Text “采集次數(shù)達(dá)到后保持不變”EndIfTest=Pci6011_SoftADSetChn(0,0)Tes=Pci6011_SoftADStart(0)Te=Pci6011_SoftADRead(0,pval1(0))EndSub實(shí)驗(yàn)總結(jié)：在近一個(gè)星期的認(rèn)真實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作中，我收獲了很多東西，首先在實(shí)際應(yīng)用的角度鞏固了理論課中學(xué)到的知識(shí)，其次通過(guò)與伙伴的合作，也鍛煉了我的溝通互