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電子汽車衡電路設(shè)計與制作
電子汽車衡電路設(shè)計與制作
一、實(shí)驗?zāi)康模?本實(shí)驗要求學(xué)生設(shè)計并制作一個電子汽車衡電路，要求能測量重量在 0～200g 間的物體，輸出為電壓信號，通過調(diào)節(jié)電路使電壓值為對應(yīng)的重量值，電壓量綱 mv 改為重量綱 g 即成為一臺原始電子汽車衡。
二、基本原理： 基本思路 總體設(shè)計思路如圖 1 所示， 所測重量經(jīng)過轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換為電阻變化，再經(jīng)過測 量電路轉(zhuǎn)化為電壓變化，經(jīng)過放大電路放大調(diào)節(jié)后輸出顯示得到所需信號。
被測 物體 重量 轉(zhuǎn)換 元件 測量 電路 差分 放大 電路 二級 放大 電路 輸出 顯示 圖 1 基本設(shè)計思路 電阻應(yīng)變式傳感器 本設(shè)計主要通過電阻應(yīng)變式傳感器實(shí)現(xiàn)。
電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片 將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化， 實(shí)現(xiàn)電測非電量的傳感器。
傳感器由在不同的彈性敏 感元件上粘貼電阻應(yīng)變片構(gòu)成， 當(dāng)被測物理量作用在彈性敏感元件上時，彈性敏 感元件產(chǎn)生變形， 并使附著其上的電阻應(yīng)變片一起變形， 電阻應(yīng)變片再將變形轉(zhuǎn) 換為電阻值的變化。
應(yīng)變式電阻傳感器是目前在測量力、力矩、壓力、加速度、 重量等參數(shù)中應(yīng)用廣泛的傳感器之一。
1、彈性敏感元件 物體在外力作用下而改變原來尺寸或形狀的現(xiàn)象稱為變形， 而當(dāng)外力去掉后物 體又能*恢復(fù)其原來的尺寸和形狀，這種變形稱為彈性變形。
具有彈性變形特 性的物體稱為彈性元件。
彈性敏感元件是指元件在感受到力、壓力、力矩、振動等被測參量時，能將其 轉(zhuǎn)換成應(yīng)變量或位移量， 彈性敏感元件可以把被測參數(shù)由一種物理狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另 一種所需要的物理狀態(tài)。
2、電阻應(yīng)變片
對于一段長為 L，截面積為 S，電阻率為 ρ 的導(dǎo)體，未受力時電阻為 R = ρ ，在外力的作用下，電阻絲將會被拉伸或壓縮，導(dǎo)體的長度 L、截面積 S 以及 電阻率 ρ 等均將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻值發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為“電阻 應(yīng)變效應(yīng)” 。
利用金屬或半導(dǎo)體材料電阻絲的應(yīng)變電阻效應(yīng)， 可以制成測量試件表面應(yīng)變的 敏感元件。
為在較小的尺寸范圍內(nèi)感受應(yīng)變，并產(chǎn)生較大的電阻變化，通常把應(yīng) 變絲制成柵狀的應(yīng)變敏感元件，即電阻應(yīng)變片，通常由敏感柵、基底、蓋片、引 線和黏結(jié)劑等組成。
測量電路 電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號轉(zhuǎn)換成電阻變化后， 由于應(yīng)變量及其應(yīng)變電阻變化 一般都很微小，既難以直接測量，又不便直接處理。
因此，必須采用轉(zhuǎn)換電 路，把應(yīng)變計的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，以便于測量。
具有這種轉(zhuǎn)換功 能的電路稱為測量電路。
電子汽車衡電橋電路是目前廣泛采用的測量電路，常見的直流電橋電路如圖 2， R1 R2 R4 R3 Uo U 圖 2 直流電橋 電橋輸出電壓為 Uo= U （式 1） R1、R2、R3、R4 為四個橋臂，當(dāng)一個臂、兩個臂或四個臂接入應(yīng)變片時，就 相應(yīng)構(gòu)成了單臂、雙臂和全臂工作電橋。
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