电控学院
传感器原理及应用课程设计
题目：电阻应变式称重报警器
院（系）：电气与控制工程学院
专业班级：自动化xxxx班
姓名：xxx
学号：xxxxxxxx
指导教师：王党树
201x年x月xx日
1、前言
称重传感器是知识密集、技术密集和技巧密集型的高技术产品。
研制和生产所涉及的内容多、离散大，技术密集程度高，边缘学科色彩浓，是多种学科相互交叉、相互渗透的结晶。
称重传感器是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。
用传感器先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用称重传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。
在称重传感器主要技术指标的基本概念和评价方法上，新旧国标有质的差异。
随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器。
目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
电阻应变式称重传感器，是通过把一种被测量(质量)转换成另外一种被测量(输出)来测量质量的力传感器，其工作原理是：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
2、方案设计
2.1方案比较
直接放大：将传感器输出信号直接通过放大器放大。
电路设计简单，受温度影响大。
差分放大：将传感器输出信号通过差分放大电路放大。
电路设计较复杂，受温度影响小，有效抑制零点漂移。
直接输出电压：易将报警电路烧毁。
电压比较器：准确调节报警电压。
2.2方案选择
采用差分放大电路和双电压比较器
3、硬件设计
本设计的电阻应变式称重报警仪的系统原理框图介绍如下所示：主要由
称重传感器YZC-1B、OP07运算放大器、双电压比较器LM393、声光报警
器装置和附件电路组成。
3.1传感器调理电路
YZC-1B称重传感器主要参数：
额定载荷：3,5,8,10,15,20,25,30,35,40,45kg 绝缘电阻：≥5000MΩ
工作温度范围：-40 ～ +80℃
灵敏度：2.0±0.002mv/v
安全过载：150%F.S
综合误差：±0.02%F.S
极限过载：200%F.S
蠕变：±0.02%F.S
推荐激励电压：10～12V(DC)
零点平衡：±1%F.S
最大激励电压：15V
零点温度影响：±0.02%F.S/10℃
密封等级：IP67
输出温度影响：±0.02%F.S/10℃
材质：铝合金
输入电阻：405±5Ω
电缆：线长：0.3～3m；直径：￠4mm
输出电阻：350±3Ω
输入+：红；输入-：黑；输出+：绿；输出-：白
3.2放大电路
本次设计电路放大器采用OP07同相比例放大器，我们采用的是双电源+5V 和-5V供电，放大倍数为1000倍，比较器采用的是LM393电压比较器，当同相输入端的电压大于电位器设定的基准电压时，输出高电平。
OP07管脚图：
3.3报警电路
LM393原理及管脚图:
LM393 是双电压比较器集成电路。
输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上，不受 Vcc端电压值的限制.此输出能作为一个简单的对地SPS开路(当不用负载电阻没被运用)，输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流(16mA)时，输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。
工作温度范围:0°C -- +70°C
SVHC(高度关注物质):No SVHC (18-Jun-2010)
器件标号:393
工作电源电压范围宽，单电源、双电源均可工作，单电源: 2~ 36V，双电源:±1~±18V;
消耗电流小， ICC=0.8mA;
输入失调电压小，VIO=±2mV;
共模输入电压范围宽， VIC=0~VCC-1.5V;
输出与TTL，DTL，MOS，CMOS 等兼容;
输出可以用开路集电极连接"或"门;
声光报警电路是由蜂鸣器和发光二极管组成的，用转换电路的输出端作为声光报警电路的使能信号输出端。
为了提高声光报警电路的驱动能力均加有反向驱
动器同时为了保证电路可靠工作加了限流电阻。
其中蜂鸣器我们采用+5伏直流蜂鸣器，其属于无源蜂鸣器，内部封装有音频振荡电路只要外加+5直流电源电压即可起振发声。
当采集到的瓦斯浓度超过预先设定的上限值时，系统发出声光报警信号
4、调试电路
检查电路焊接有无虚焊、断点火断路的情况，用万用表测量传感器在加上不同质量的重物时所产生的输出电压与放大电路的输出电压是否成线性关系，测量放大器输出对地电压并调节Rp，使比较器门限电压与输出相等。
给电路板提供+5V的稳压电源，观察电源指示灯——红色的发光二级管是否发光，如果指示灯不亮，则用万用表检查电源电路是否导通，如果是导通的，则可能是指示灯的管脚接反，导致指示灯损坏，另外一个原因可能是在焊接的过程中存在虚焊。
电源接通后，对LM339进行测试。
用万用表测量LM393是否约有+5V输入电压，通过这样可以检查电源模块是否正常工作。
电源部分结构简单，调试简单，很快就能让此模块正常工作。
然后通过电平给发光二极管一个高电平，观察二极管是否发光，再送一个低电平观察是否熄火，按照这样的方法测试，最后得到结果如预期所示：高电平亮，低电平灭。
如同测试发光二极管一样，测试蜂鸣器的方法相同，最后得出预期的结果：高电平响，低电平不响。
5、心得体会
通过这次实习，我获益良多。
我们这次做的是称重报警器，这个传感器相对其他的较为困难，运算放大器相对其他较多，过程也复杂。
我们在老师的指导下最终制作出了传感器。
课程设计的重要性不言而喻
课程设计是一个重要的教学环节，通过课程设计使我们了解到一些实际与理论之间的差异。
通过课程设计不仅可以巩固专业知识，为以后的工作打下了坚实的基础，而其还可以培养和熟练使用资料，运用工具书的能力，把我们所学的课本知识与实践结合起来，起到温故而知新的作用。
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时也提升我的眼界，锻炼了我的能力，使我对课程设计有了新的认识。
总之，这次课程设计使我收获很多、学会很多、比以往更有耐心很多。
感谢学校及老师给我们这次课程设计的机会，最真挚的感谢我们的辅导老师王老师，在设计过程中，老师精心的辅导和不厌其烦地的态度才使得我们以顺利的完成这
次设计，他那无私的奉献的精神照耀着我们对学习的热爱，同时也增加我们对知识的追求和欲望度。