本篇文章介紹了DIY電子稱(chēng)詳細制作過(guò)程及講解，一種合適電子愛(ài)好者DIY的低本錢(qián)電子稱(chēng)（Electronic scale）的規劃方案。此電子稱(chēng)（Electronic scale）選用電阻應變片克己稱(chēng)重傳感器,借 助三個(gè)運放構成的外表擴大器將細小的稱(chēng)重傳感器信號擴大至單片機AD采樣的電壓，完結了物體分量的牢靠測 量,具有精度高、本錢(qián)低、便攜便利的特色。
 

    電子稱(chēng)作為物品買(mǎi)賣(mài)市場(chǎng)上的計量器具，秤的品種主 要有天平、杠桿秤、彈簧秤和電子稱(chēng)（Electronic scale）等。天平適用于實(shí)驗室貴重物品的精確丈量,運用前需調度平衡旋 鈕,輕拿輕放物品和砝碼,對稱(chēng)重環(huán)境要求較高。杠 桿秤是使用杠桿原理來(lái)稱(chēng)重的簡(jiǎn)易衡器，由木制的 帶有秤星的秤桿、金屬秤錘、提紐等組成。經(jīng)校準的 杠桿秤具有精度安穩、操作便利的特色。電子稱(chēng)（Electronic scale）的 呈現突破了傳統杠桿秤只能單一稱(chēng)重，無(wú)法主動(dòng)去 皮、計算等缺乏，現在在市場(chǎng)上占有了絕大部分 份額。
 

    電子稱(chēng)（Electronic scale）的稱(chēng)重成果顯現直觀(guān)，也存在被內部程 序二次修正而無(wú)法發(fā)覺(jué)的缺陷。電子愛(ài)好者能夠自 制一臺簡(jiǎn)易的電子稱(chēng)（Electronic scale）,用于物品稱(chēng)重的校準。
 

    1 .DIY電子稱(chēng)詳細制作過(guò)程及講解DIY型電子稱(chēng)（Electronic scale）總體規劃

    電子稱(chēng)（Electronic scale）的體系框圖如圖1所示。稱(chēng)重傳感器將 被測物體在壓力鼓勵下發(fā)作的細小電壓信號送至信號調度模塊0 ,信號調度電路將把小電壓表現的微 弱壓力信號轉變成合適MCU單元讀取的直流電壓 信號。AD采樣模塊選用片外專(zhuān)用AD芯片 AD7991,可完結高精度采樣。MCU單元接納鍵盤(pán)信 號,斷定相應的丈量模塊,將計算出的分量經(jīng)過(guò)LCD 屏幕顯現出來(lái)。蜂鳴器在稱(chēng)重發(fā)作反常時(shí)進(jìn)行報 警。調試接口用于設備運用過(guò)程中的參數矯正和向 上位機供給檢測數據的功用。
 

    2.DIY電子稱(chēng)詳細制作過(guò)程及講解體系硬件規劃

    硬件電路包含電源模塊、稱(chēng)重傳感器模塊H、信 號擴大模塊、電壓檢測模塊、人機接口模塊和報警模 塊。

    體系電源模塊如圖2所示，選用線(xiàn)性電源芯片 LM78系列和LM79系列，發(fā)作±5V電源。

    稱(chēng)重傳感器模塊如圖3所示，具有必定彈性的 鋁板以懸臂梁方法裝置固定在鋼板支架上，在鋁板懸臂端上下對稱(chēng)的方位安置兩片電阻應變片，構成 惠斯通電橋。等效電路&]如圖4所示。

    + EXC和-EXC為鼓勵信號輸入端，加載安穩 的輸入電壓；+SIG和-SIG為信號輸出端。理論 上,處于平衡狀況的電橋兩輸出端等電位。當懸臂 結構受力時(shí)，電阻應變片發(fā)作形變，阻值發(fā)作改 變B]。電橋的輸出信號如公式    （1)所示：

    從表1中看出，當被測物體在500g以下時(shí),壓 力傳感器的輸出信號小于3.5mV。圖5標明，稱(chēng)重 傳感器具有很好的線(xiàn)性度。

    信號調度電路的作用是將傳感器的弱小電壓信 號經(jīng)過(guò)具有高增益、低噪聲攪擾的外表擴大器轉變成線(xiàn)性度較好的AD采樣信號。外表擴大器是一種 具有差分輸入和相對參閱端單端輸出的閉環(huán)增益單元®。其兩個(gè)輸入端具有較高的輸入阻抗，且阻抗 平衡,具有較低的輸入偏置電流,具有極低的輸出阻 抗,在低頻段一般僅有幾毫歐（mH)。運算擴大器 的閉環(huán)增益是由其反向輸入端和輸出端之間銜接的 外部電阻決議的,外表擴大器運用一個(gè)與信號輸入 端阻隔的內部反應電阻網(wǎng)絡(luò )。外表擴大器的增益既 可由內部預置,又可經(jīng)過(guò)引腳銜接一個(gè)內部或許外 部增益電阻器設置，該增益電阻器也與信號輸入端 阻隔。

    外表擴大器主要有一個(gè)或多個(gè)運算擴大器及一 些電阻器構成的分立式結構和單片式結構兩大類(lèi)， 兩種結構各有優(yōu)缺陷。一般，分立式結構外表擴大 器本錢(qián)低,規劃靈敏,有時(shí)能供給單片式結構無(wú)法達 到的功用,例如高頻帶。單片式結構外表擴大器提 供了完好的外表擴大器功用，能夠徹底到達規則的 技術(shù)目標，出廠(chǎng)前經(jīng)過(guò)微調，其DC精度高于分立式 結構。單片式外表擴大器還具有尺度十分小、簡(jiǎn)單 易用的優(yōu)勢。本規劃選用價(jià)格低廉的一般運算擴大 器搭建一個(gè)外表擴大器，如圖6所示。與運算擴大 器電路相同,外表擴大器的輸入緩沖擴大器以單位 增益經(jīng)過(guò)共模信號擴大信號電壓。來(lái)自?xún)蓚€(gè)緩沖器 的輸出信號銜接到外表擴大器的減法器單元，以低 增益或單位增益擴大差分信號，然后按捺了共模 電壓。

    在圖6中，R1=R5,R3=R6, R4 = R7。榜首級放 大倍數為1 +2R1/R2,第二級擴大倍數為R4/R3?？?增益為：

    圖7所示的AD7991是一種具有12位精度的片 外串行AD芯片,作業(yè)電壓為3.3V。依據表1測得 的數據,500g砝碼在稱(chēng)重傳感器上發(fā)作的輸出信號 為直流3. 3mV。然后本體系的稱(chēng)重精度為：

    在公式(3 )中，Va為體系的電源電壓，mMM為 稱(chēng)重的上限值，Vsensor為稱(chēng)重傳感器的信號輸出值, Av為外表擴大電路的總增益,n為AD采樣的位數。 實(shí)踐稱(chēng)重值見(jiàn)公式(4)：

 

體系拼裝結構如圖8所示,整機包含底座、稱(chēng)重 傳感器、托盤(pán)、信號處理板、主控板（包含MCU、按鍵 組件、顯現屏等）、用于稱(chēng)重校準的砝碼等。

 

    3.DIY電子稱(chēng)詳細制作過(guò)程及講解軟件規劃

    電子稱(chēng)重儀的軟件規劃流程圖如圖9所示。體系開(kāi)機自檢后完結根本初始化操作，無(wú)按鍵按下時(shí), 實(shí)時(shí)檢測與待測物體分量成線(xiàn)性份額的AD采樣 值,檢測到有按鍵按下時(shí),依據按鍵的品種別離進(jìn)入 各自的按鍵效勞程序。

    本體系選用守時(shí)查詢(xún)的方法獲取按鍵按下的信 息。按鍵1按下時(shí),完結去皮功用,將當時(shí)AD采樣 值設為分量零點(diǎn)值;按鍵2按下時(shí)，完結設置單價(jià)模 式下的當時(shí)位數值增加;按鍵3按下時(shí),完結設置單 價(jià)形式下的當時(shí)位數值削減;按鍵4按下，完結設置單價(jià)形式下的設置位左移1位;按鍵5按下，完結設 置單價(jià)形式下的設置位右移1位;按鍵6按下時(shí),根 據按鍵的接連按下時(shí)刻判別按鍵性質(zhì)，長(cháng)按按鍵6 進(jìn)入單價(jià)設置形式,短按按鍵6時(shí)存儲當時(shí)設置值, 承認設置成果。
 

    電子稱(chēng)重儀體系能完結檢測方法的手動(dòng)與自 動(dòng)切換、開(kāi)機自檢、測驗校準、接入故障診斷、超限 報警等功用，且能完結LCD顯現屏上的實(shí)時(shí)狀況 更新。
 

    4.DIY電子稱(chēng)詳細制作過(guò)程及講解測驗成果與功用剖析

    本規劃的電子稱(chēng)重儀丈量范圍在0 ~500g,依據 公式(3)可知,精確度為0.122毫克。表2給出了稱(chēng) 重儀丈量的一批分量值,依據數據比較,得出電子稱(chēng)重儀的差錯在0. 8%以?xún)?，功用良好?/div>