一种高精度称重系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高精度称重系统的设计，该发明专利技术采用精密参考电压源构成+10V精密稳压源，并采用晶体管扩大电流的输出范围，以驱动应变电阻式传感器，其恒压源纹波小于0.1mV。本发明专利技术的信号调理部分采用两级放大技术，采用前置放大器进行提高信号信噪比，并采用二级放大实现差分放大器的级联，从而降低了放大器级联的共模噪声。采用24位模数转换器采集经次级放大器放大的信号，并将此信号通过串口通信协议传递到微处理器，进行显示输出。与传统技术相比，该发明专利技术具有高增益105，高精度，宽线性范围，增益程控自动调节，无线数据传输，低噪声，低功耗，低成本的特点。该发明专利技术测量精度为0.01g，测量范围是0～100g，比传统技术的精度高出一倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高精度称重系统的设计。
技术介绍
事物的发展经历由低级到高级、由简单到复杂、由低层次逐步到高层次的发展过程，那么电子秤的发展过程也不例外。它经历了由粗陋到精致、由简单到复杂、由功能单一到多功能的过程。随着二战后经济的繁荣复苏，传统的称重技术已经不满足社会的需求，因此提出来称重过程自动化的设想，为此电子技术渗入衡器制造业。特别是近30年以来，电子衡器在工作中承担了一个重要的角色，比如在工艺流程中的现场称重、配料定量称重等工作，都不能缺少电子衡器。近年来电子秤已愈来愈多地参与到数据的处理和控制过程中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不可或缺的组成部分。从世界水平看，衡器技术已经经历了四个阶段，从传统的机械秤到用由电子线路组成的机电结合种，再从集成电路式到目前的单片系统设计的电子计价秤。常规的测试仪器仪表和控制装置被更先进的智能仪器所取代，使得科学实验和应用工程的自动化程度得以显著提高。我国电子衡器已经处于全电子型和数字智能型的时代。电子衡器制造技术经历了由模拟测量到数字测量、静态称重到动态称重、由单参数测量向多参数测量的发展过程。在20世纪40年代以前，我国的衡器还都是机械式的，40年代幵始发展了机电结合式的衡器。50年代开始出现了以称重传感器为主的电子衡器。至80年代已由传统的机械式衡器进入集传感器技术、微电子和计算机技术与一体化的电子衡器发展阶段。目前，我国现在的称重技术基本上已经达到了国际上90年代的水平，少数产品已经达到了国际领先水平。在国际上，少数发达国家的称重水平已经达到了较高的水平，特别是在稳定性和准确度上有了很大的提高和改善，在称重传感器方面，国外电子种的品种有创新和新意，技术方面有很大的提髙，而且应用场合也在不断的拓展。但是从电子衡器的质量和数量方面来比较，我国与多数发达国家还是有一定的差距，其主要差距表现在设备不够先进，工艺不够完善，产品种类少，功能不全，设备稳定性和可靠性较差等。但是随着称重传感器技术的进一步发展，电子称重技术及其应用范围将得到更进一步的发展，并被人们越来越重视。与传统技术相比，本专利技术具有高增益105，高精度，宽线性范围，增益程控自动调节，无线数据传输，低噪声，低功耗，低成本的特点。该专利技术测量精度为0.01g，测量范围是0～100g，比传统技术的精度高出一倍。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种高精度称重系统的设计。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高精度称重系统，包括：电源模块，应变片传感器，滤波变换，前置放大电路，二级放大电路，A/D变换和微处理器最小系统；采用精密参考电压源构成+10V精密稳压源，并采用晶体管扩大电流的输出范围，以驱动应变电阻式传感器，其恒压源纹波小于0.1mV；本专利技术的信号调理部分采用两级放大技术，采用前置放大器进行提高信号信噪比，并采用二级放大实现差分放大器的级联，从而降低了放大器级联的共模噪声；采用24位模数转换器采集经次级放大器放大的信号，并将此信号通过串口通信协议传递到微处理器，进行显示输出。在本设计采用开关电源。与线性稳压电源相比，它具有输入电压范围宽、电源效率高、发热量小、体积小、适应复杂环境能力强等特点。由于电子秤工作环境不固定，因此本设计采用开关电源。电源模块输入端加入了470UF/35V和0.1uF的电容作为剔除开关电源产生的无用波形，并采用晶体管扩大电流的输出范围。而且在电路中加入2个发光二极管来指示工作是否正常。电阻应变式称重传感器包括2个主要部分，一个是弹性敏感元件悬臂梁，利用它将被测的重量转换为弹性体的应变值；另一个是电阻应变片，它作为传感元件将弹性体的应变，同步地转换为电阻值的变化。电阻变化量很小，用一般测量电阻的仪表很难测出，必须采用一定形式的测量电路将微小的电阻变化率转变成电压或电流的变化，才能用二次仪表显示出来。前置放大电路为差分信号输入，具有局部接地引线用于选择输出模式，可以输出差分信号用于后级级联，也可输出单端信号直接与模数转换器相连。本专利技术中的前置放大器以AD620核心芯片。其中AD620的2、3号引脚分别作为差分信号的正/反向输入端；7号引脚与10V电源正端相连；4号引脚与地(电源负端)相连；1、8号引脚接反馈电阻用以调整放大倍数，不同放大倍数选择的电阻值参照表1；6号引脚作为前置放大器的输出端的正极。其中AD705的3号引脚与20K和30K电阻的公共端相连；30K电阻的另一端和7号引脚与10V电源的正极相连；20K电阻的另一端与2号引脚相连；4号引脚接地；6号引脚作为放大器输出端的负极。A/D转变器是美国NI公司E系列12位精度数据采集卡，最高采样速率为200×103次/秒，它能完成信号采集和转换(A/D)，数字信号的模拟输出(D/A)，以及定时/计数功能，共有16个模拟量输入通道，8位数字输入输出端口，2个24位计数器。附图说明【若无附图删掉此段及其内容】图1是本专利技术具体实施方式1提供的站台门控系统的结构示意图。具体实施方式实施例1一种高精度称重系统，包括：电源模块，应变片传感器，滤波变换，前置放大电路，二级放大电路，A/D变换和微处理器最小系统；采用精密参考电压源构成+10V精密稳压源，并采用晶体管扩大电流的输出范围，以驱动应变电阻式传感器，其恒压源纹波小于0.1mV；本专利技术的信号调理部分采用两级放大技术，采用前置放大器进行提高信号信噪比，并采用二级放大实现差分放大器的级联，从而降低了放大器级联的共模噪声；采用24位模数转换器采集经次级放大器放大的信号，并将此信号通过串口通信协议传递到微处理器，进行显示输出。实施例2在本设计采用开关电源。与线性稳压电源相比，它具有输入电压范围宽、电源效率高、发热量小、体积小、适应复杂环境能力强等特点。由于电子秤工作环境不固定，因此本设计采用开关电源。电源模块输入端加入了470UF/35V和0.1uF的电容作为剔除开关电源产生的无用波形，并采用晶体管扩大电流的输出范围。而且在电路中加入2个发光二极管来指示工作是否正常。电阻应变式称重传感器包括2个主要部分，一个是弹性敏感元件悬臂梁，利用它将被测的重量转换为弹性体的应变值；另一个是电阻应变片，它作为传感元件将弹性体的应变，同步地转换为电阻值的变化。电阻变化量很小，用一般...

【技术保护点】
一种高精度称重系统，其特征在于，包括：电源模块，应变片传感器，滤波变换，前置放大电路，二级放大电路，A/D变换和微处理器最小系统；采用精密参考电压源构成+10V精密稳压源，并采用晶体管扩大电流的输出范围，以驱动应变电阻式传感器，其恒压源纹波小于0.1mV；本专利技术的信号调理部分采用两级放大技术，采用前置放大器进行提高信号信噪比，并采用二级放大实现差分放大器的级联，从而降低了放大器级联的共模噪声；采用24位模数转换器采集经次级放大器放大的信号，并将此信号通过串口通信协议传递到微处理器，进行显示输出。

【技术特征摘要】
1.一种高精度称重系统，其特征在于，包括：电源模块，应变片传感器，
滤波变换，前置放大电路，二级放大电路，A/D变换和微处理器最小系统；
采用精密参考电压源构成+10V精密稳压源，并采用晶体管扩大电流的输出
范围，以驱动应变电阻式传感器，其恒压源纹波小于0.1mV；
本发明的信号调理部分采用两级放大技术，采用前置放大器进行提高信号
信噪比，并采用二级放大实现差分放大器的级联，从而降低了放大器级联的共
模噪声；
采用24位模数转换器采集经次级放大器放大的信号，并将此信号通过串口
通信协议传递到微处理器，进行显示输出。
2.如权利要求1所述的称重系统，其特征在于，所述电源模块输入端加入
了470uF/35V和0.1uF的电容作为剔除开关电源产生的无用波形，并采用晶体
管扩大电流的输出范围。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，
申请(专利权)人：无锡华冶钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32