摘要：本文介紹了一種稱重系統的設計方案，該系統由數據采集、比較電路、譯碼顯示、聲光報警等四大模塊組成。它具有在稱重過載報警的功能，提醒操作人員進行相關處理的作用，同時也延長了電子稱的壽命。
　　關鍵詞：A/D轉換論文；過載論文；報警
　　系統方案的設計
　　1>稱重3.5位數字顯示。
　　2>顯示精度0.1%±1字。
　　3>載荷達滿載110%時發出警報。
　　4>載荷達滿載90%時發出預報。
　　1.2系統組成框圖
　　 
　　單元電路的設計
　　2.1稱重傳感器論文
　　 稱重測量采用目前常用且較為成熟的電阻應變式傳感器來實現。電阻應變式傳感器將電阻應變片粘貼在各種彈性敏感元件上，可構成測量位移、加速度、力、力矩、壓力等多種參數的電阻應變式傳感器。
　　 電阻應變式傳感器具有結構簡單，易于實現測試過程自動化和多點步測量、遠距測量和遙測，靈敏度高，測量速度快，適合靜態、動態測量、可以測量多種物理量等諸多優點。
　　2.1.1電阻應變式傳感器的基本原理論文
　　 彈性體在外力作用下產生彈性形變，使粘貼在它表面的電阻應變片(轉換元件)也隨之產生形變，引起電阻應變片的阻值發生變化(增大或減少),再通過相應的測量電路把這一變化的電信號(電壓或電流)輸出,從而完成了將重力轉換為電信號的過程。由此可見，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重傳感器中不可缺少的部份。
　　 稱重傳感器的檢測電路一般均采用惠斯登全橋式等臂電橋,這種電路具有很多優點,如可以抑制溫度變化的影響,抑制側向力干擾,比較方便地解決稱重感器的補償問題等。稱重傳感器檢測電路的功能是把電阻應變片的阻值的變化轉變為變化的電壓值輸出。當測量不同范圍的力值，選用量程不同的傳感器，而傳感器輸出信號范圍不變，均為0～20mv，考慮電路將選用3.5位顯示，本設計采用2x10kKg(k為整數)系列傳感器。
　　2.2前置信號放大論文
　　 由于傳感器的靈敏度，在采用最大激勵電源時其滿度輸入最大電壓仍為毫伏級，比A/D轉換器的輸入信號低2-3個數量級，很難直接進行模擬轉換，故需要增加一個前置放大器，對該模擬信號進行放大處理。通用運算放大器一般具有毫伏級的失調電壓和每度數微伏的溫度漂移，顯然不能用于放大微弱信號。本電路采用美國Intersil公司生產的第四代集成運算放大器ICL7650，它的動態校零原理清除了CMOS器件固有的失調和漂移，其失調電壓和漂移僅幾個μV，適合于較弱信號的放大。
　　A/D轉換電路論文
　　 A/D轉換電路選用了IC:MC14433。MC14433是國產的3位半雙積分A/D轉換器,集成了雙積分式A/D轉換器所有的CMOS模擬電路和數字電路，具有外接元件少，輸入阻抗高，功耗低，電源電壓范圍寬，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉換功能，只要外接少量的電阻和電容即可構成一個完整的A/D轉換器，其主要技術參數如下：
　　①精度：讀數的±0.1%±1字
　　②模擬電壓輸入量程：1.999V和199.9mV兩檔
　　③轉換速率：2-25次/s
　　④輸入阻抗：大于1000MΩ
　　⑤電源電壓：±4.8V—±8V
　　⑥功耗：8mW（±5V電源電壓時，典型值）
　　⑦采用字位動態掃描BCD碼輸出方式，即千、百、十、個位BCD碼分時在Q0—Q3輪流輸出，同時在DS1—DS4端輸出同步字位選通脈沖，很方便實現LED的動態顯示。
　　2.4譯碼/驅動顯示電路論文
　　 譯碼部分，采用了集成塊CD4511，它是一個用于驅動共陰LED顯示器的BCD碼-七段碼譯碼器，其中主要引腳的說明如下：第1、2、6、7腳為BCD碼的輸入端，譯碼輸出端口為“a-b-c-d-e-f-g”。電路原理如下：
　　 從A/D轉換器四個輸出端口出來的BCD碼，被輸入CD4511集成塊的第1、2、6、7腳，譯碼后的信號由a-b-c-d-e-f-g端口輸出，接入相應的數碼管。為了節省系統的資源，本系統采用動態顯示。動態顯示原理如下：當向LED的段碼數據口發送第一個數據，這時只有一個數碼管顯示該數碼，延時一段時間后可以發送第二個數據，顯示器分時輪流工作。顯示模塊用三極管來驅動數碼管，電路中采用是共陰極的數碼管，即高電平有效。
　　2.5比較與聲光報警電路
　　 比較電路決定了報警和控制的精度，兩個比較器經過一或門控制由555構成發聲模塊。這部分電路是采用了運放F3140構成的較高精度的電壓比較器。A2、A3分別為110%和90%比較器，電位W3、W4是用來調整兩個比較器的參考電壓。當載荷達滿載110%時，調整電位器W3,使紅燈亮，此時A2同相輸入端的電壓就是載荷達滿載110%時的參考電壓VF2；當載荷達滿載90%時，調整電位器W4,使黃燈亮，此時A3反相輸入端的電壓就是載荷達滿載90%時的參考電壓VF3。放大的電壓VX≥VF3時，A3翻轉，Q6導通，黃燈亮，這時輸出高電平，振蕩器振蕩，驅動喇叭發出預報聲；當電壓VX≥VF2時，A2翻轉，Q5導通，紅燈亮，輸出高電平，接到振蕩器中555定時器的復位端，使振蕩器產出振蕩，喇叭發出警報聲。
　　3整機分析
　　 該電路中稱重傳感器是由彈性體和粘貼在彈性體上的箔式應變片組成。當傳感器受力時，應變片產生形變，致使其阻值也發生變化，在應變片橋臂上施加電壓，就會有電壓輸出，即輸出與受力成正比的電壓信號。此信號經信號放大器A1放大到合適的幅度后送入A/D轉換電路和比較電路。其中A/D轉換電路將模擬的電壓信號轉換為數字信號并通過譯碼顯示模塊顯示出來；比較電路的比較器A2和A3分別實現的功能是110％過載與90％滿載時通過聲和光的形式報警。
　　參考文獻
　　 [1]黃智偉．全國大學生電子設計競賽訓練教程[M]．北京：電子工業出版式社，2005年1月第1版
　　 [2]劉篤仁.傳感原理及應用技術[M]．西安：電子科技大學出版社，2006年8月
　　 [3]呂泉.現代傳感器原理及應用[M]．北京：清華大學出版社，2006年
　　 [4]吳祖國.斬波穩零運算放大器的原理及應用[J].國外電子元器件,2003年第4期
　　 [5]王傳新.F3140及其在半雙工對講機中的應用[J].電子技術應用,1998年第12期