2.2元器件的选择
元器件的选择包括压力传感器、仪表放大器、A/D转换器、控制器、显示器、电源。只有对这些元器件进行比较和选择后才能更好的设计出一款性能优异且普遍适用的电子秤。
2.2.1 控制器
本设计是利用最常用的51系列单片机来完成的,51系列单片机是发展最为成熟的一个系列的单片机,在中国出现时间最久而且拥有大量的关于此系列单片机的书籍非常方便我们参考使用。而且设计最终结果是在液晶屏上显示,如果采用大规模可编程逻辑器件CPLD、FPGA来实现的话对于本系统来说难度很大,CPLD和FPGA都是只能解决规则有限状态转换问题。本设计的系统没有很高标准的要求,所以最后选择很常用的AT89S52作为此设计的控制器。
2.2.2 称重传感器
传感器是一个相当重要的元器件,因为不仅需要关注其量程的大小和参数,而且还要思考到与其想匹配的各个电路模块设计是否会因为选择的传感器而造成性价比差和无意间加大难度。
综合考虑,本设计采用SP20C-G501电阻应变式传感器,SP20C-G501的量程为10Kg,其结构为组合式S型梁结构和金属箔式应变计组成,其自带过载保护。SP20C-G50是由2部分组成一部分是弹性体,另外一部分是电阻应变片电缆线。其测量原理是当物体的重量使得弹性体受力发生形变时,由于应变片是贴在弹性体上的,应变片的敏感棚也会随着弹性体的形变发生变形,因为里面自己有一个转换物理量的电路,电阻阻值的改变,会导致将压力信号转换成电压或者电流的形式传输出去。
2.2.3 放大器
SP50C-G501输出的电压信号相当小都是毫伏级的,不能满足A/D转换器对输入信号电平的要求。为了将信号的幅度提升,必须使得增益增加就得使用放大器,我们有三种方案选择:
方案一:选用低温漂运算放大器来形成一个多级放大器。这个多级放大器并不能消除噪声反而会带入更多的噪声,因为A/D转换器是一个精度很高的元器件,所以就算是很微弱的干扰信号即使是几毫伏,也会直接对最后的测量结果和测量精度造成很大的干扰,所以不采用此方案。来`自^优尔论*文-网www.youerw.com
方案二:采用差动放大器,它通过精度高处理速度快的低漂放大器来构造。差动的放大器具有2个特点一个是高输入阻抗,另外一个是增益很高。可以利用OP07制作一个差动放大器。优点是可以增加输入阻抗,但是缺点是在实际测量中,它的每一级运放都会给系统带来很大的噪声而且是无法避免和消除的,会导致系统的精度要求上达不到指标。
方案三:采用列入AD623或者AD620这类仪表放大器。这些芯片内部采用差摸输入或差动输入,而且共模抑制比的程度很高,拥有的阻抗也比平常仪器大得多,这样得到的增益就可以满足设计需要。
就像AD623放大器的增益通过公式G=100kg/R+1,可以看出其增益的大小是通过改变R的大小来改变的。通过以上分析,最终决定采用AD623这款专用仪表放大器。