基于电阻应变片传感器的数字电子秤设计

本设计以 MSP430F5529 单片机为控制核心，由电阻应变片检测电路、仪表放大电路等组成。以电阻应变片为传感器装置，将压力转换为电压信号，经过仪表放大器 INA333 放大后，输入含有 16 位 AD 转换精度的 MSP430 单片机，进行数据处理。电子秤称重范围为5.00g~500g，误差小于 0.5 g，实现了金额累加、查询、去皮功能。基于电阻应变片的电子秤设计首要问题是如何通过电桥电路将电阻应变片产生的微小变化转换为电压的变化 ，并且在放大差模信号的同时又能有效的抑制共模信号。为此，选择共模抑制比较高的器件 INA333，为了达到精度控制在 1%，在称重传感器量程范围内，使用 12 位的模数转换器，同时采用 3.3V 线性稳压电源，就可以测得较为精确的数据。为防止电冲击，白噪声，工频干扰或者射频干扰对测量的电压值产生干扰，适当添加滤波电路，确保测试数据的准确性。1 总体设计框图本设计利用电阻应变片传感器检测被测物体的重量，再由放大电路把来自传感器的微弱信号进行放大，传给单片机进行 A/D 转换和数据处理，最后由红外键盘输入单价和功能选择，12864 液晶屏显示重量和金额。总体设计框图如下所示。2 应变片的理论分析与计算 应变片的理论分析与计算电阻应变片传感器是将被测物体的重量变化转换成电阻值的变化，其电阻变化范围为 0.0005 ～ 0.1 欧姆。所以测量电路应当能精确测量出很小的电阻变化，在电阻应变传感器中最常用的是桥式测量电路。桥式测量电路有四个电阻，电桥的一个对角线接入工作电压 E，另一个对角线为输出电压 Ug，由公式 1 计算。其特点是，当四个桥臂电阻达到相应的关系时，电桥输出为零，否则就有电压输出，可利用灵敏检流计来测量，所以电桥能够精确地测量微小的电阻变化。公式 2 是全桥式电路的输出，也就是由压力转换而来的电信号 。计算验证， 全桥电路的灵敏度是单臂电桥的四倍。3 电路分析与设计 电路分析与设计3.1 电阻应变片检测电路 .1 电阻应变片检测电路当应变片受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着应变片一起变化，从而发生电阻变化， 全桥电路灵敏度高，其电路连接如下图 2 所示。3.2 放大电路 .2 放大电路采用的集成运放 INA333，输出端加入 C1、C2 是为了进一步去掉纹波，R1 为反馈电阻，其电路设计如下图 3 所示。4 软件设计本设计的主流程图如图 4 所示，称重子程序流程图。4 机械设计制造及其自动化的创新发展 机械设计制造及其自动化的创新发展4.1 与大数据产业相互结合 .1 与大数据产业相互结合在大数据背景下的机械设计制造及其自动化产业，在数据收集、数据分析以及数据处理中的发挥着重要的作用，能够有效推动自动化产业的发展。由于自动化产业中的所涉及的内容比较多，其中比较典型的是智能传感器、智能仪表、工业网络技术等。融入了大数据分析的现代机械设计制造及其自动化产业，在数据分析以及数据处理环节中，省去了多余的计算过程，并且效率比较高。大数据在其他机械设计制造及其自动化领域中的应用同样广泛，如交通产业中的设备自动化。在大数据下，发展智慧交通，在传统的交通系统基础上，应用自动化技术。该项技术中同时融合了传感器、监控视频以及 GPS 定位系统，对交通中的大量数据信息进行分析。与气象监测部门相连接，对数据信息进行收集与处理，加工出用户所需要的信息，并在智能自动化终端设备下，接收被处理的信息。这些技术在人们生活中的应用能够带来诸多便利，从更为深远的意义上分析，大数据产业推动自动化发展进程。4.2 基于“互联网 +”的机械设计制造及其自动化 .2 基于“互联网 +”的机械设计制造及其自动化随着互联网技术逐渐发展，“互联网 +”模式的影响范围逐渐扩大，机械设计制造及其自动化在数据信息安全方面的管理备受关注。为了提升设备数据信息安全，大数据不断地研发，与机械设计制造及其自动化分析处于以及数据信息的深度挖掘相互结合。在这样的技术结合模式下，能够改善传统数据信息保护中存在的问题。在传统的信息模式下，当信息安全出现危机时，系统需要对信息进行事后修补，在信息管理中处于被动地位。而引入了大数据技术，能够对数据信息的安全进行事前预测。并且，在自动化技术下，基于“互联网 +”的机械设计制造及其自动化能够实现对数据信息的安全测评，并自动制定应急处理方案。换言之，在机械设计制造及其自动化数据信息能够进行自动防护。5 结论综上所述，机械设计制造及其自动化在不同领域中的应用，有效促进了产业的发展。相比之下，机械设计制造及其自动化设备与技术应用优势众多，在我国农业、工业、虚拟化设计领域应用颇为广泛，有效地推动了社会经济进步。在本文中分析机械设计制造及其自动化的优势，研究其在不同领域中的实际应用。在未来，机械设计制造及其自动化与大数据、“互联网 +”相互融合，开启工业时代的新篇章。