[发明专利]一种高精度称重系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度称重系统的设计。

背景技术

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，本发明具有高增益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。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高精度称重系统的设计。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

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。

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。