電子稱稱重傳感器需要為確保傳感器輸出精度和安穩(wěn)性
文章作者：上海志榮電子科技 添加時(shí)間：2017-08-23 13:35 來源： 瀏覽次數(shù)：
電子稱稱重傳感器需要為確保傳感器輸出精度和安穩(wěn)性。本文論述了一般工業(yè)環(huán)境的稱重傳感器V/F變換電路的完好的且具有較高功能的技能計(jì)劃。稱重傳感器 輸出端浮地及稱重傳感器V/F變換電路進(jìn)行電壓頻率變換,有用地避免了部分?jǐn)嚁_。為確保傳感器輸出精度和安穩(wěn) 性,該電路對傳感器供電電源的精度和安穩(wěn)性有較高要求,文中提出了三級穩(wěn)壓電源的規(guī)劃結(jié)構(gòu)。關(guān)于輸出波形的進(jìn) 一步整形.使之變成規(guī)范的矩形波輸出，能夠進(jìn)步信號精確傳輸和添加信號的驅(qū)動才能。該電路兼有模仿和數(shù)字信號 接口，能夠作為一個獨(dú)立模塊用于其他電路。
電子秤稱重傳感器V/F變換電路是本文規(guī)劃的，KDF 一 1型數(shù)字定量給料機(jī)總電路中的一個前置電路。該電路 為作業(yè)在電網(wǎng)環(huán)境很差的精細(xì)儀器而規(guī)劃，而且重視以下 3個方面問題：
（1）為了廣泛習(xí)慣工業(yè)環(huán)境.加強(qiáng)了一些抗攪擾措施。 例如傳感器浮地以避免地線攪擾;稱重傳感器信號經(jīng)擴(kuò)大 器擴(kuò)大后進(jìn)行V/F變換,作為頻率信號輸出以增強(qiáng)傳輸線 抗攪擾才能；以及通過擴(kuò)大級輸出信號的濾波，V/F變換 后波形的整形，和利用六反相的并聯(lián)進(jìn)步帶載才能三項(xiàng)措 施，進(jìn)行了較全面的加T.處理，使波形滑潤、規(guī)范、完善。
（2）該電路適用高級儀器參閱選用。圖中雖選用中檔 元器材，但不失高功能電路特色，例如選用QP-07、ICL7650、 QD1703。與此相應(yīng)在電路規(guī)劃上要雜亂一些。
（3）具有分立模塊功能。該電路與傳感器合在一起獨(dú)立于主機(jī)，作成一塊獨(dú)立電路板。通過頻率信號進(jìn)入微機(jī) 接口，接口處用一個光耦4N25,使頻率信號與計(jì)算機(jī) 隔離。
傳感器電路遠(yuǎn)離主機(jī)而且變換成頻率信號輸出的R 的是為了更有用地避免傳感器弱小信號傳輸損失和十?dāng)_， 革除A/D變換，方便地供計(jì)算機(jī)運(yùn)用。本文將以上兒個方 面構(gòu)成一個完好體系，并提出變換為頻率輸出e
1.傳感器電橋電源電路
本電路首先非常強(qiáng)調(diào)傳感器電橋電源的精度和安穩(wěn) 性。為了提髙抗攪擾才能，增設(shè)一臺凈化電源，作為幣個 控制電路的總電源.即本文所指的榜首級穩(wěn)壓電源。稱重 傳感器V/F變換電路是這個總電源的一個分支用戶。應(yīng) 該指出在大多數(shù)情況下不用運(yùn)用凈化電源.只是在少數(shù)電 網(wǎng)常常動搖及攪擾較嚴(yán)峻的情況下才考慮運(yùn)用。因而凈 化電源作為備用器材，規(guī)劃時(shí)為凈化電源留裝置空間與接口。實(shí)踐證明由于增設(shè)一臺凈化電源，能夠放心地在工業(yè) 環(huán)境下運(yùn)用，不用擔(dān)心來自電源方面的攪擾。配用的凈化 電源類型是FD—0. 5C。
稱重傳感器的第二級穩(wěn)壓電源是由三端穩(wěn)壓塊 MC7815、MC7915組成士 15 V電源。如果要求不髙的 一般場合，僅運(yùn)用這一級作傳感器穩(wěn)壓電源也能滿足需 要。稱重傳感器的第三級穩(wěn)壓電源電路是由2個OP-07 和互補(bǔ)對管D536與C608組成,如圖1所示。這一級起高 精度穩(wěn)壓作用，其原理是：
（1）士 15 V的三端穩(wěn)壓集成電路作為預(yù)穩(wěn)壓電源。
（2）選用低溫漂特性的運(yùn)放OP47，以下降運(yùn)放受溫 度影響所發(fā)作的溫漂。
（3）精細(xì)電壓基準(zhǔn)源MC1403的箝位作用，從圖1可 見U2、U3兩個運(yùn)放的輸人端均接于MC1403的輸出端 上,能夠以為U2、U3輸出電壓的差錯不會來自輸人端。
（4）D356與C608是一對互補(bǔ)對管,U2、U3的負(fù)反饋 電路別離通過這對互補(bǔ)管的發(fā)射極。當(dāng)溫度上升U2的輸 出電壓上升。D536的Vbe上升,IAB上升。但是U3的輸 出電壓也隨之上升，導(dǎo)致C608的Veb電壓下降，Rec增大， 使IAB下降，VAB保持了動態(tài)平衡。反之亦然。
（5）由于正負(fù)三端穩(wěn)壓電源的作用，以及由U2、N1 和U3、N2組成的對稱電源結(jié)構(gòu),使傳感器電橋在無負(fù) 載時(shí)Vc=0，VD=0V。而且由于髙阻抗使電橋發(fā)作浮 地作用，完全勉除地線帶來的攪擾。
經(jīng)上述處理使傳感器電橋電壓到達(dá)非常安穩(wěn)的作用。 如果電橋的四臂應(yīng)變片的阻值相等，由于遭到壓力使電橋 的對臂阻值一起增大和減小。則電橋電壓的精度將直接 傳遞到電橋輸出端。該電橋電壓的精度0.1%,那么由此 影響到擴(kuò)大器輸出端的精度Q是：
2.稱重傳感器調(diào)零電路
圖1中標(biāo)ACBD部分是CCY型稱重傳感器內(nèi)部有溫 度補(bǔ)償電路。電橋輸出端對角線上接一個10 kO電位器， 滑動端通過100 kn電阻接于電橋電源負(fù)端。這是為了克 服制作工藝不完全對稱性而規(guī)劃的，一起兼作去皮重電 路。數(shù)字定量給料機(jī)上的機(jī)械調(diào)零作為粗調(diào)，電路上的調(diào) 零作為細(xì)調(diào)。調(diào)理R9可使VAB電位差等于10 V。VCD 的輸出規(guī)模0?15mV。
3.擴(kuò)大電路
擴(kuò)大電路是由4個ICL7650組成差分輸人單端輸出 的專用外表擴(kuò)大電路。擴(kuò)大電路首要特色是：
(1)采用ICL7650斬波自穩(wěn)零高精度擴(kuò)大器，能比較 好地按捺共模電壓攪擾。
(2)雙端輸人別離進(jìn)人丈量擴(kuò)大器的同相端,所以輸 人阻抗大。能夠克服電橋傳感器輸出阻抗低的特色。
(3)極低的溫漂系數(shù)。
(4)加一級低通有源濾波器以濾除由于擴(kuò)大器 ICL7650內(nèi)時(shí)鐘斬波頻率引起的尖峰脈沖攪擾。
4 .V/F變換電路
在圖1中V/F變換電路是一塊QD4703厚模電路，輸 人電壓0?5 V,輸出頻率0?50 kHz，非線性差錯 士0.02%。稱重傳感器V/F變換電路可作為一個獨(dú)立模 塊，而且方便地與微機(jī)接口。通過以下剖析闡明V/F優(yōu)于 A/D變換。
簡化單片機(jī)電路,如用A/D變換，則需要在單片機(jī) 內(nèi)設(shè)置A/D變換電路并占單片機(jī)一個接口。而用V/F轉(zhuǎn) 換則僅用一個電壓頻率變換器QD4703即可，而且只占用 單片機(jī)的一位I/O 口。
有利于抗攪擾:①來自擴(kuò)大器的輸出信號通過一 級低通濾波器濾除擴(kuò)大器的尖峰脈沖，再進(jìn)行V/F變換， V/F對輸人信號是一個積分的進(jìn)程，一起也對竄人V/F 輸人端的攪擾信號也進(jìn)行積分，因而對攪擾信號起滑潤作 用。而A/D則將攪擾隨輸人信號一起變換送到微機(jī)中。 ②削減在傳輸線上的攪擾。在V/F變換器的輸出端輸出 0?5 V規(guī)范矩形波頻率信號，在傳輸線上的攪擾信號,會 疊加在矩形波上，那么只能使矩形波發(fā)作形變，但不會改 變波形的有用值，更不會改動輸出頻率。而運(yùn)用模仿信號 傳輸方法，在傳輸線上疊加的攪擾信號將使模仿信號有用 值發(fā)作變化。
有利于凈化單片機(jī)的作業(yè)環(huán)境，由于在接口處只 需用一個簡略的光耦就可使它們不共地而革除攪擾，而 A/D變換不易作到這點(diǎn)。
有利于遠(yuǎn)距離傳送，進(jìn)人主機(jī)的信號是0?5 V的 數(shù)字信號，那么在傳輸中5 V信號的衰減或0 V信號的增 長所帶來的變形都不會影響信號內(nèi)容的傳送。
變換分辨率高,12位A/D的分辨率為5 V/4 098 == 1.2 mV，而V/F變換的分辨率5 V/25 kHz = 0.2 mV。以上 剖析可見從價(jià)格、功能、精度V/F變換優(yōu)于A/D變換。 圖中R24為調(diào)零電位器，R23為調(diào)滿量程電位器。先使 QDt703的腳2輸人10 mV電壓,調(diào)R24使腳7輸出/=100 Hz,然后輸人5 V調(diào)R23使輸出/=50 kHz,—般反復(fù)調(diào)幾回 可得到滿足成果.雙J-K觸發(fā)器74HC76接成二分頻電路，目 的是為了使輸出頻率降下來，也能夠不分頻，視具體情況 而定。
5.波形整形輸出級
稱重傳感器V/F變換電路的最終一級是波形整形輸 出級,這一級由一片六反相MC14049構(gòu)成。為了提髙驅(qū)動才能把反相器的6個輸入端和6個輸出端別離按并聯(lián)方法銜接。
至此完成了從稱重傳感器的十幾mV的模仿信號經(jīng) 過一系列措施到六反相的輸出端變成0?5 V的規(guī)范頻率信號輸出。
該電路雖為電子秤規(guī)劃的，但具有通用性，使用規(guī)模 寬廣，能夠作為一個獨(dú)立模塊從中引出模仿信號和數(shù)字信 號與其他主電路接口。
6.結(jié) 論
以上所述5個方面的問題是V/F變換電路常常遇到 而又不能很好處理的問題。一般電路只觸及本文中提到 的部分問題，該電路力求在規(guī)劃上習(xí)慣各種雜亂環(huán)境,所 以通用性強(qiáng)，讀者不用要改善直接選用即可。例如在傳感 器電橋電源運(yùn)用了預(yù)穩(wěn)壓、互補(bǔ)對管、低溫漂管、精細(xì)基準(zhǔn) 源、浮地、等多種現(xiàn)代電路中的老練技能，以習(xí)慣多方面要 求。電路關(guān)于尖峰電壓按捺，能夠使3 000 V窄尖峰脈沖 攪擾，通過一些處理最終在輸出端只是引起0. 3 /iV的電 壓攪擾，以習(xí)慣極點(diǎn)高壓情況。用分立元件作為頻率變換 優(yōu)越于A/D變換，以確保信號精確傳輸。
該電路用于山東八一水煤漿廠,在電網(wǎng)急劇動搖和各 種攪擾的情況下依然安穩(wěn)作業(yè)，其運(yùn)轉(zhuǎn)成果與實(shí)驗(yàn)室比 較，稱量輸出信號僅差0.1%。
文章標(biāo)題：電子稱稱重傳感器需要為確保傳感器輸出精度和安穩(wěn)性（轉(zhuǎn)載請注明出處）
電子秤稱重傳感器V/F變換電路是本文規(guī)劃的，KDF 一 1型數(shù)字定量給料機(jī)總電路中的一個前置電路。該電路 為作業(yè)在電網(wǎng)環(huán)境很差的精細(xì)儀器而規(guī)劃，而且重視以下 3個方面問題：
（1）為了廣泛習(xí)慣工業(yè)環(huán)境.加強(qiáng)了一些抗攪擾措施。 例如傳感器浮地以避免地線攪擾;稱重傳感器信號經(jīng)擴(kuò)大 器擴(kuò)大后進(jìn)行V/F變換,作為頻率信號輸出以增強(qiáng)傳輸線 抗攪擾才能；以及通過擴(kuò)大級輸出信號的濾波，V/F變換 后波形的整形，和利用六反相的并聯(lián)進(jìn)步帶載才能三項(xiàng)措 施，進(jìn)行了較全面的加T.處理，使波形滑潤、規(guī)范、完善。
（2）該電路適用高級儀器參閱選用。圖中雖選用中檔 元器材，但不失高功能電路特色，例如選用QP-07、ICL7650、 QD1703。與此相應(yīng)在電路規(guī)劃上要雜亂一些。
（3）具有分立模塊功能。該電路與傳感器合在一起獨(dú)立于主機(jī)，作成一塊獨(dú)立電路板。通過頻率信號進(jìn)入微機(jī) 接口，接口處用一個光耦4N25,使頻率信號與計(jì)算機(jī) 隔離。
傳感器電路遠(yuǎn)離主機(jī)而且變換成頻率信號輸出的R 的是為了更有用地避免傳感器弱小信號傳輸損失和十?dāng)_， 革除A/D變換，方便地供計(jì)算機(jī)運(yùn)用。本文將以上兒個方 面構(gòu)成一個完好體系，并提出變換為頻率輸出e
1.傳感器電橋電源電路
本電路首先非常強(qiáng)調(diào)傳感器電橋電源的精度和安穩(wěn) 性。為了提髙抗攪擾才能，增設(shè)一臺凈化電源，作為幣個 控制電路的總電源.即本文所指的榜首級穩(wěn)壓電源。稱重 傳感器V/F變換電路是這個總電源的一個分支用戶。應(yīng) 該指出在大多數(shù)情況下不用運(yùn)用凈化電源.只是在少數(shù)電 網(wǎng)常常動搖及攪擾較嚴(yán)峻的情況下才考慮運(yùn)用。因而凈 化電源作為備用器材，規(guī)劃時(shí)為凈化電源留裝置空間與接口。實(shí)踐證明由于增設(shè)一臺凈化電源，能夠放心地在工業(yè) 環(huán)境下運(yùn)用，不用擔(dān)心來自電源方面的攪擾。配用的凈化 電源類型是FD—0. 5C。
稱重傳感器的第二級穩(wěn)壓電源是由三端穩(wěn)壓塊 MC7815、MC7915組成士 15 V電源。如果要求不髙的 一般場合，僅運(yùn)用這一級作傳感器穩(wěn)壓電源也能滿足需 要。稱重傳感器的第三級穩(wěn)壓電源電路是由2個OP-07 和互補(bǔ)對管D536與C608組成,如圖1所示。這一級起高 精度穩(wěn)壓作用，其原理是：
（1）士 15 V的三端穩(wěn)壓集成電路作為預(yù)穩(wěn)壓電源。
（2）選用低溫漂特性的運(yùn)放OP47，以下降運(yùn)放受溫 度影響所發(fā)作的溫漂。
（3）精細(xì)電壓基準(zhǔn)源MC1403的箝位作用，從圖1可 見U2、U3兩個運(yùn)放的輸人端均接于MC1403的輸出端 上,能夠以為U2、U3輸出電壓的差錯不會來自輸人端。
（4）D356與C608是一對互補(bǔ)對管,U2、U3的負(fù)反饋 電路別離通過這對互補(bǔ)管的發(fā)射極。當(dāng)溫度上升U2的輸 出電壓上升。D536的Vbe上升,IAB上升。但是U3的輸 出電壓也隨之上升，導(dǎo)致C608的Veb電壓下降，Rec增大， 使IAB下降，VAB保持了動態(tài)平衡。反之亦然。
（5）由于正負(fù)三端穩(wěn)壓電源的作用，以及由U2、N1 和U3、N2組成的對稱電源結(jié)構(gòu),使傳感器電橋在無負(fù) 載時(shí)Vc=0，VD=0V。而且由于髙阻抗使電橋發(fā)作浮 地作用，完全勉除地線帶來的攪擾。
經(jīng)上述處理使傳感器電橋電壓到達(dá)非常安穩(wěn)的作用。 如果電橋的四臂應(yīng)變片的阻值相等，由于遭到壓力使電橋 的對臂阻值一起增大和減小。則電橋電壓的精度將直接 傳遞到電橋輸出端。該電橋電壓的精度0.1%,那么由此 影響到擴(kuò)大器輸出端的精度Q是：
2.稱重傳感器調(diào)零電路
圖1中標(biāo)ACBD部分是CCY型稱重傳感器內(nèi)部有溫 度補(bǔ)償電路。電橋輸出端對角線上接一個10 kO電位器， 滑動端通過100 kn電阻接于電橋電源負(fù)端。這是為了克 服制作工藝不完全對稱性而規(guī)劃的，一起兼作去皮重電 路。數(shù)字定量給料機(jī)上的機(jī)械調(diào)零作為粗調(diào)，電路上的調(diào) 零作為細(xì)調(diào)。調(diào)理R9可使VAB電位差等于10 V。VCD 的輸出規(guī)模0?15mV。
3.擴(kuò)大電路
擴(kuò)大電路是由4個ICL7650組成差分輸人單端輸出 的專用外表擴(kuò)大電路。擴(kuò)大電路首要特色是：
(1)采用ICL7650斬波自穩(wěn)零高精度擴(kuò)大器，能比較 好地按捺共模電壓攪擾。
(2)雙端輸人別離進(jìn)人丈量擴(kuò)大器的同相端,所以輸 人阻抗大。能夠克服電橋傳感器輸出阻抗低的特色。
(3)極低的溫漂系數(shù)。
(4)加一級低通有源濾波器以濾除由于擴(kuò)大器 ICL7650內(nèi)時(shí)鐘斬波頻率引起的尖峰脈沖攪擾。
4 .V/F變換電路
在圖1中V/F變換電路是一塊QD4703厚模電路，輸 人電壓0?5 V,輸出頻率0?50 kHz，非線性差錯 士0.02%。稱重傳感器V/F變換電路可作為一個獨(dú)立模 塊，而且方便地與微機(jī)接口。通過以下剖析闡明V/F優(yōu)于 A/D變換。
簡化單片機(jī)電路,如用A/D變換，則需要在單片機(jī) 內(nèi)設(shè)置A/D變換電路并占單片機(jī)一個接口。而用V/F轉(zhuǎn) 換則僅用一個電壓頻率變換器QD4703即可，而且只占用 單片機(jī)的一位I/O 口。
有利于抗攪擾:①來自擴(kuò)大器的輸出信號通過一 級低通濾波器濾除擴(kuò)大器的尖峰脈沖，再進(jìn)行V/F變換， V/F對輸人信號是一個積分的進(jìn)程，一起也對竄人V/F 輸人端的攪擾信號也進(jìn)行積分，因而對攪擾信號起滑潤作 用。而A/D則將攪擾隨輸人信號一起變換送到微機(jī)中。 ②削減在傳輸線上的攪擾。在V/F變換器的輸出端輸出 0?5 V規(guī)范矩形波頻率信號，在傳輸線上的攪擾信號,會 疊加在矩形波上，那么只能使矩形波發(fā)作形變，但不會改 變波形的有用值，更不會改動輸出頻率。而運(yùn)用模仿信號 傳輸方法，在傳輸線上疊加的攪擾信號將使模仿信號有用 值發(fā)作變化。
有利于凈化單片機(jī)的作業(yè)環(huán)境，由于在接口處只 需用一個簡略的光耦就可使它們不共地而革除攪擾，而 A/D變換不易作到這點(diǎn)。
有利于遠(yuǎn)距離傳送，進(jìn)人主機(jī)的信號是0?5 V的 數(shù)字信號，那么在傳輸中5 V信號的衰減或0 V信號的增 長所帶來的變形都不會影響信號內(nèi)容的傳送。
變換分辨率高,12位A/D的分辨率為5 V/4 098 == 1.2 mV，而V/F變換的分辨率5 V/25 kHz = 0.2 mV。以上 剖析可見從價(jià)格、功能、精度V/F變換優(yōu)于A/D變換。 圖中R24為調(diào)零電位器，R23為調(diào)滿量程電位器。先使 QDt703的腳2輸人10 mV電壓,調(diào)R24使腳7輸出/=100 Hz,然后輸人5 V調(diào)R23使輸出/=50 kHz,—般反復(fù)調(diào)幾回 可得到滿足成果.雙J-K觸發(fā)器74HC76接成二分頻電路，目 的是為了使輸出頻率降下來，也能夠不分頻，視具體情況 而定。
5.波形整形輸出級
稱重傳感器V/F變換電路的最終一級是波形整形輸 出級,這一級由一片六反相MC14049構(gòu)成。為了提髙驅(qū)動才能把反相器的6個輸入端和6個輸出端別離按并聯(lián)方法銜接。
至此完成了從稱重傳感器的十幾mV的模仿信號經(jīng) 過一系列措施到六反相的輸出端變成0?5 V的規(guī)范頻率信號輸出。
該電路雖為電子秤規(guī)劃的，但具有通用性，使用規(guī)模 寬廣，能夠作為一個獨(dú)立模塊從中引出模仿信號和數(shù)字信 號與其他主電路接口。
6.結(jié) 論
以上所述5個方面的問題是V/F變換電路常常遇到 而又不能很好處理的問題。一般電路只觸及本文中提到 的部分問題，該電路力求在規(guī)劃上習(xí)慣各種雜亂環(huán)境,所 以通用性強(qiáng)，讀者不用要改善直接選用即可。例如在傳感 器電橋電源運(yùn)用了預(yù)穩(wěn)壓、互補(bǔ)對管、低溫漂管、精細(xì)基準(zhǔn) 源、浮地、等多種現(xiàn)代電路中的老練技能，以習(xí)慣多方面要 求。電路關(guān)于尖峰電壓按捺，能夠使3 000 V窄尖峰脈沖 攪擾，通過一些處理最終在輸出端只是引起0. 3 /iV的電 壓攪擾，以習(xí)慣極點(diǎn)高壓情況。用分立元件作為頻率變換 優(yōu)越于A/D變換，以確保信號精確傳輸。
該電路用于山東八一水煤漿廠,在電網(wǎng)急劇動搖和各 種攪擾的情況下依然安穩(wěn)作業(yè)，其運(yùn)轉(zhuǎn)成果與實(shí)驗(yàn)室比 較，稱量輸出信號僅差0.1%。
文章標(biāo)題：電子稱稱重傳感器需要為確保傳感器輸出精度和安穩(wěn)性（轉(zhuǎn)載請注明出處）
