033實驗題目：應(yīng)用傳感器設(shè)計電子秤

實驗題目：應(yīng)用傳感器設(shè)計電子秤摘要：本實驗的主要內(nèi)容是通過對霍爾氏傳感器的應(yīng)用，設(shè)計出一款電子秤，并通過本實驗得到該電子秤與標(biāo)準(zhǔn)電子秤之間的誤差度。關(guān)鍵詞：霍爾氏傳感器、電子秤、傳感器應(yīng)用、設(shè)計、誤差度引言：傳感器的定義是能感受規(guī)定的被測量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器起到信息收集、信息數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化作用。本實驗采用的是霍爾氏傳感器，利用霍爾傳感器將被測物體的質(zhì)量轉(zhuǎn)化成電信號，由電信號與質(zhì)量間的線性關(guān)系從而得出被測物體的質(zhì)量。實驗原理：設(shè)計電子秤的基本原理是：不同質(zhì)量的被測物，會引起傳感器不同的反應(yīng)，吧這種反應(yīng)通過特定的方法或電路轉(zhuǎn)換為電流（或電壓）。一般情況下是利用它們的線性變化關(guān)系，在被測物的質(zhì)量與電流（或電壓）之間建立起對應(yīng)關(guān)系，測出電流（或電壓）值，從而就可以得到被測物的質(zhì)量?；魻杺鞲衅魇怯袃蓚€產(chǎn)生梯度磁場的環(huán)形磁鋼和位于梯度磁場中的霍爾元件組成?；魻栐ㄟ^恒定電流時，霍爾電勢的大小正比于磁場強度，當(dāng)霍爾元件在梯度磁場中上、下移動時，輸出的霍爾電壓U取決于其在磁場中的位移量，所以測得霍爾電壓的大小便可獲知霍爾元件的靜位移。若將一個圓盤（即稱重平臺）和霍爾元件相連，就把霍爾元件的靜位移和圓盤上的物體的質(zhì)量對應(yīng)起來，也就是說把霍爾電壓的大小和圓盤上的物體的質(zhì)量對應(yīng)起來，據(jù)此就可以設(shè)計一種電子秤。B=f（x）……………….公式一UH=KHIsB………………公式二由公式可以看出電壓U也是關(guān)于位移x的函數(shù)，不同質(zhì)量的物體放在傳感器的托盤上所引起的位移是不同的，因而可以通過不同位移的所顯示的電壓值來確定這個位移所代表的質(zhì)量?；魻栯妷骸⑽灰?、物體質(zhì)量三者之間關(guān)系圖實驗內(nèi)容：首先將差動放大器調(diào)零，用連線將差動放大器在正（+）負（—）、地短接。將差動放大器的輸出端與F/V表的輸入插口Vi相連；開啟主、副電源；調(diào)節(jié)差動放大器的增益到最大位置，然后調(diào)整差動放大器的調(diào)零旋鈕式F/V表顯示為零，關(guān)閉主、副電源。調(diào)好后，增益旋鈕可以動，但調(diào)零旋鈕不可再動。根據(jù)圖1連線，W1、r為電橋單位的直流電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的一部分。裝好測微頭與振動臺吸合，并使霍爾片置于半圓磁鋼上下正中位置。－－＋W1r+2V差位放大器電壓表圖1經(jīng)指導(dǎo)老師檢查無誤后，開啟主、副電源，調(diào)整W1使電壓表指示為零。上下旋動測微頭各3mm左右，每變化0.5mm讀取相應(yīng)的電壓值，并記入到表1中，指出線性范圍，求出霍爾片的位移與顯示電壓之間的線性關(guān)系。表1霍爾式傳感器的直流激勵特性數(shù)據(jù)X(mm)-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.53.0U(V)卸掉測微頭，調(diào)節(jié)W1使電壓表指示為零，將一個砝碼放到托盤上，讀出顯示電壓，并填入表2中。繼續(xù)放一個砝碼放到托盤上，讀出顯示電壓，填入表2中。共累計放5個砝碼到托盤上，將顯示電壓填入表2中。表2霍爾電子稱實驗數(shù)據(jù)W(g)20.040.060.080.0100.0U(v)根據(jù)表2內(nèi)的數(shù)據(jù)，求出砝碼質(zhì)量與顯示電壓讀數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。并根據(jù)步驟4中所得出的霍爾片位移與電壓之間的線性關(guān)系結(jié)合步驟7中所得出的砝碼質(zhì)量與電壓之間的關(guān)系求得質(zhì)量與電壓之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。將待測物體放到托盤上，讀出電壓表顯示數(shù)據(jù)。根據(jù)步驟8中所得到的質(zhì)量與電壓之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，由待測物體得到的電壓求出待測物體的質(zhì)量。將待測物體放到標(biāo)準(zhǔn)電子秤上稱取物體質(zhì)量，從而得到實驗所設(shè)計的電子秤的誤差度。實驗數(shù)據(jù)：表1霍爾式傳感器的直流激勵特性數(shù)據(jù)X(mm)-3-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.53U(V)-12.79-12.78-12.77-12.75-10.39-4.904.798.6211.613.5214.2314.23表2霍爾電子稱實驗數(shù)據(jù)W(g)20.040.060.080.0100.0U(v)2.484.897.068.9410.57待測物體的實際質(zhì)量：13.65g待測物體的測量電壓：1.97V數(shù)據(jù)處理與實驗結(jié)果：根據(jù)表1可以得到下面的坐標(biāo)圖：根據(jù)表2可以得出質(zhì)量和電壓之間的關(guān)系式：W=U/0.128…………公式三將待測物體的測量電壓代入公式三中得到待測物體的測量質(zhì)量為：15.39g誤差度為：結(jié)束語：通過設(shè)計使我們更好地理解傳感器的實際應(yīng)用；通通過本次設(shè)計使我們更全面地掌握各種測量電路