电阻应变式数字智能称重变送器设计

论文摘要

电子称重具有称重速度快、准确度高、方便灵活的特点,电子称重设备在国民经济各领域的应用越来越广泛,并受到了极大的关注和重视。由于不同称重设备所使用环境、传感器特性、要求的精确度各不相同;如何提高控制电路的通用性,解决传感器使用的灵活性为一个突出的问题。就此问题,作者对各经济领域称重设备的使用状况深入地调研并查阅了大量工程、文献资料,对上述问题作了较详细的研究和探讨。论文首先分析了几种常见的称重传感器的工作原理,对比了它们的优点和缺点,根据各种传感器的应用情况,对不同电阻应变式称重传感器信号进行灵活校正、变送问题的进行了研究与设计,并提出“电阻应变式称重变送器”的设计方案与所要达到的技术指标。随后从传感器信号测量技术研究与设计、模数转换电路设计、控制器接口及外围功能电路设计、系统电源部分设计、系统的抗干扰措施五个大方面详细阐述了变送器的硬件设计。接着分析了系统分析了传感器及测量电路的分线性误差,用最小二乘法直线回归的方法来拟合传感器特性曲线,推导了拟合特性曲线方程;改进了传统的标度变换变换公式,说明了补偿系统零点温度漂移的措施。最后阐述了系统的工作流程,阐述了主要接口电路驱动程序及系统主程序的设计并给出了流程图。通过实验对比分析,测试结果表明非线性误差较小,零点温度漂移较小,长时间工作稳定性较好,达到了预期的目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外数字称重技术的发展现状及发展趋势
• 1.2.1 国内外数字称重技术的发展现状
• 1.2.2 数字称重技术发展趋势
• 1.3 称重传感器
• 1.3.1 光电式称重传感器
• 1.3.2 电磁力式平衡传感器
• 1.3.3 电容式称重传感器
• 1.3.4 电阻应变式称重传感器
• 1.4 系统总体设计方案
• 1.4.1 系统的概述
• 1.4.2 系统的结构
• 1.4.3 技术指标
• 1.5 课题研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 系统的硬件设计
• 2.1 传感器信号测量技术研究与设计
• 2.1.1 模拟滤波电路
• 2.1.2 放大电路
• 2.1.3 电压比率测量电路
• 2.2 模数转换电路
• 2.2.1 几种常见A/D转换器的比较
• 2.2.2 CS1180 的概述
• 2.2.3 模数转换电路的设计
• 2.3 控制器接口及外围功能电路设计
• 2.3.1 STC89C54RD+单片机
• 2.3.2 E2PROM
• 2.3.3 键盘显示电路及报警电路
• 2.3.4 RS232 串口通讯电路
• 2.4 系统电源部分设计
• 2.4.1 主电源电路设计
• 2.4.2 电源的隔离
• 2.4.3 传感器激励源的设计
• 2.5 系统的抗干扰措施
• 2.5.1 对传感器信号干扰的抑制
• 2.5.2 PCB的抗干扰设计
• 2.6 本章小结
• 第三章 数据处理
• 3.1 数字滤波
• 3.1.1 常用的数字滤波算法
• 3.1.2 平均滤波改进算法—移位去极值平均滤波
• 3.2 传感器特性曲线的标定
• 3.2.1 电阻应变片的非线性误差
• 3.2.2 传感器桥路输出非线性误差
• 3.2.3 传感器的非线性误差校正
• 3.3 标度变换
• 3.4 零点漂移的处理
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统的软件设计
• 4.1 主要接口电路驱动程序设计
• 4.1.1 键盘接口程序设计
• 4.1.2 CS1180 操作控制程序设计
• 4.1.3 E2PROM的读写
• 4.1.4 串行通讯控制程序
• 4.2 系统主程序的设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验结果与讨论
• 5.1 实验的目的
• 5.2 实验测试条件
• 5.3 测试结果与讨论
• 5.3.1 最小二乘法拟合曲线与普通方法的比较
• 5.3.2 不同温度条件下零点的温度漂移
• 5.3.3 变送器零点长时间的稳定性
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 主要工作回顾
• 6.2 本课题今后需进一步研究的地方
• 参考文献
• 附录A 电阻应变式称重变送器整体电路图的设计
• 个人简历 在读期间发表的学术论文
• 致谢