一种高精度便携式电子秤的设计

电子秤与传统机械秤比较，其技术性能趋向精度高、速率快、稳定性好、使用简便；其功能趋向智能化，应用性能趋向于综合性。目前，在商业贸易中使用的传统台式电子秤，存在较大的局限性，精度低、体积大、携带不便、应用场所受到制约。为了解决这些问题，本文运用传感器技术，计算机技术结合数据处理技术，设计一款便携式电子秤一体的新型智能计量设备。

1、系统硬件设计

系统在充分考虑实用性性价比和性价比的前提下，完成了电子称的方案设计，按照功能分为为个部分：控制器部分、测量部分、数据显示部分、键盘部分和电路电源部分，总体方案框图如图1所示。系统重量检测部分是利用称重传感器检测压力信号，得到微弱的电压信号，而后经处理电路（如滤波电路，差动放大电路）处理后，送单片机中的A/D转换器，将模拟量转化为数字量输出，控制器接受来自A/D转换器输出的数字信号，经过运算，将数字信号转换为物体的实际质量信号，并将其送到显示单元中。

图1  系统总体方案

1.1、数据采集模块

电子秤中测力传感器的弹性体部分采用悬臂梁结构，悬臂梁结构的弹性体具有强度高、精度高、稳定性好、量程范围广、安装时悬臂梁一端固定、一端受力，一般各种压力或拉力的测量均采用这种结构。

1）SP20C-G501电阻应变式传感器

系统采用SP20C-G501电阻应变式传感器，该称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，其最大量程为1kg。称重传感器由组合式S型梁结构及金属箔式应变计构成，具有防尘密封、量程范围广、精度高、性能稳定可靠、安装使用方便等特点。SP20C-G501电阻应变式传感器采用电桥结构，具有自补偿功能、抑制温漂能力强、易调零等。图2为SP20C-G501型压力传感器原理图，桥路四只应变片贴在弹性梁上，测量电阻随重力变化导致弹性梁应变而产生的变化。工作原理：当悬臂梁的弹性体受力变形时，与弹性体一体的应变片随之变形，在测量范围内应变片的电阻值随着呈线性变化，通过转换电路转换为与之对应电压的变化量。图2中每个桥臂电阻变化值ΔRi＜＜Ri、初始值R1=R2=R3=R4，且电桥输出电阻无穷大时，电桥输出电压Uo为

该式说明电桥的输出电压Uo和四个桥臂的应变片感受的应变量的代数和成正比。