任务一电子秤的设计与制作•一、任务描述•利用电阻应变式传感器进行电子秤的设计和制作，如图1-1所示，要求测量范围为2kg，其分辨力为1g，测量精度为0.5%RD±1字，并能够利用数码管显示测量值。•二、任务目标•(1)掌握电阻应变式传感器的结构和工作原理。•(2)掌握电阻应变式传感器的测量电路。•(3能够利用电阻应变式传感器进行力的测量。下一页返回任务一电子秤的设计与制作•三、知识链接•1.电阻式传感器•电阻式传感器就是利用一定的方式将被测量的变化转化为敏感元件电阻值的变化，进而通过电路变成电压或电流信号输出的一类传感器。•可用于各种机械量和热上量的检测。它结构简单，性能稳定，成本低廉，因此，在许多行业得到了广泛应用。•目前，常用的电阻传感器主要有电阻应变片、热电阻、光敏电阻、气敏电阻和湿敏电阻等几大类。上一页下一页返回任务一电子秤的设计与制作•2.电阻应变式传感器•1)金属的应变效应•根据电阻定律，金属丝的电阻随着它所受的机械变形•(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。•说明：金属丝的电阻会随应变而发生变化是因为金属丝的电阻(R=ρL/A)与材料的电阻率(ρ)及其几何尺寸(长度L和截面积A)有关，而金属丝在承受机械变形的过程中，这3种指标都要发生变化，因而引起金属丝的电阻变化。上一页下一页返回电阻应变片的工作原理就是基于金属的应变效应设计而成的。任务一电子秤的设计与制作•2)电阻应变片的结构和工作原理•(1)电阻应变片的结构。•电阻应变片(简称应变片或应变计)种类繁多，根据需要可设计成各种形式、各种类型的电阻应变片，但其基本结构都大体相同。基本结构如图1-2所示。•图1-2所示为丝绕式应变片的构造示意图。它以直径为0.025mm左右的、高电阻率的合金电阻丝2,绕成形如栅栏的敏感栅(敏感栅为应变片的敏感元件，它的作用是感应应变片变化的大小)。敏感栅勃结在基底1(基底除能固定敏感栅外，还有绝缘作用);敏感栅上面粘贴有覆盖面3，敏感栅电阻丝两端焊接引出线4(用以和外接导线相连)。任务一电子秤的设计与制作•(2)电阻应变片的分类。•①按照制作材料的不同，可将电阻应变片分为以下两类:•金属式体型—丝式、箔式、薄膜型。•半导体式体型—薄膜型、扩散型、外延型、PN结型。•②按结构分为单片、双片、特殊形状。•③按使用环境分为高温、低温、高压、磁场、水下。上一页下一页返回任务一电子秤的设计与制作•(3电阻应变式传感器的工作原理。•根据电阻定律，取一根金属丝，如图1-3所示，其初始的电阻为•式中R—金属丝的电阻，Ω;•ρ—金属丝的电阻率，Ω·m;•L—金属丝的长度，m;•A—金属丝的截面积，m2。•当金属丝受拉而伸长dL时，其截面积将相应减小dA，电阻率则因金属品格发生变形等因素的影响也将改变dρ这些量的变化，必然引起金属丝电阻改变dR。上一页下一页返回任务一电子秤的设计与制作•3.电阻应变式传感器的测量电路•电阻应变片是可以把应变的变化转换为电阻的变化，通常为显示与记录应变的大小，还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化，完成上述作用的电路称为电阻应变式传感器的测量电路，•最常用的测量电路主要有直流电桥电路和交流电桥电路。•1)直流电桥电路•直流电桥电路的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感和电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。图1-4所示为直流电桥电路。上一页下一页返回任务一电子秤的设计与制作•2)直流电桥的工作方式•在实际应用中为提高输出的灵敏度，常将多片应变片接入电桥，根据接入电桥应变片的不同，将直流电桥的工作方式分为:•半桥单臂工作方式[图1-5(a)]:半桥单臂工作是电桥中只有一个臂接入被测量，其他3个臂采用固定电阻;•半桥双臂工作方式[图1-5(b)]:半桥双臂工作是如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻，就称为半桥双臂工作电桥，又称为半桥形式;•全桥四臂工作方式[图1-5(c)]:全桥方式是指如果4个桥臂都接入被测量，则称为全桥四臂形式。上一页下一页返回任务一电子秤的设计与制作•(3)交流电桥电路•交流电桥是利用电桥输出电流或电...
