传感与检测技术-项目一 电阻应变片在电子秤中的应用-1

任务一电阻应变片的识别、检测和选用１.电阻应变片的类型与结构电阻应变片是一种电阻式的敏感元件,也称为电阻应变计、应变计或应变片,是基于应变效应制作的.所谓应变效应,是指导体或半导体材料在外力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应地也发生变化.现在使用的称重传感器、力传感器,绝大部分都是电阻应变片式传感器.应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片.１)金属电阻应变片金属电阻应变片有多种形式,常用的有丝式和箔式(见图４-１).金属电阻应变片的典型结构如图４-２所示,它主要由覆盖层、敏感栅、基底、引出线构成.丝式应变片的敏感栅是由直径为０.０２~０.０５mm的康铜丝或者镍铬丝绕制,平行排列而成的.它结构简单、价格低、强度高,但允许通过的电流较小,测量精度较低,适用于测量精度要求不太高的场合.下一页返回任务一电阻应变片的识别、检测和选用箔式应变片的敏感栅用厚度为０.００２~０.００５mm的金属箔刻蚀而成,箔栅很薄,能较好地反映构件表面的变形,测量精度较高,而且易于制成各种形状,便于大量生产.因此,箔式应变片得到广泛应用.２)半导体应变片半导体应变片有体形、薄膜形、扩散形等形式.它与电阻应变片相比,具有灵敏系数高(高５０~１００倍)、机械滞后小、体积小、耗电少等优点.但其温度稳定性差,在较大应变作用下线性误差大.２.电阻应变片的测量原理用应变片测量受力应变时,将应变片粘贴于被测对象的表面,在外力作用下,当被测对象表面产生微小机械变形时,应变片敏感栅也随之变形,其电阻值发生相应变化.通过转换电路转换为相应的电压或电流变化,关系式如下:上一页下一页返回任务一电阻应变片的识别、检测和选用３.电阻应变片式传感器的特点优点：精度高,寿命长,测量范围广,结构简单,频响特性好,环境适应能力强,能在恶劣条件下工作,容易实现小型化、整体化。缺点：应变大时非线性较大、输出信号较弱,要采取一定的补偿措施.４.电阻应变片式称重传感器的检测(１)外观检查:仔细查看被检测传感器的外观,如发现外观出现破损、龟裂等现象,则表明该传感器可能受损.上一页下一页返回任务一电阻应变片的识别、检测和选用(２)线路粗查:传感器的供电电源线、信号线和屏蔽线为同轴电缆,可用万用表对其进行对测(即电源线－信号线、电源线－屏蔽线、信号线－屏蔽线),若出现短路、断路或绝缘性能下降等现象,则表明该传感器可能受损.(３)测量内部电阻:可用４位数字万用表的欧姆挡对传感器的输入阻抗Zi和输出阻抗Zo进行测量,并将测得值与厂商提供的产品合格证书上的标称值进行比对,当测得值超过允许范围时,则表明传感器可能受损.上一页返回任务二简易电子秤电路制作１.电阻应变片的选用简易电子秤电路中的电阻应变片选用５k-电阻应变式压力传感器.２.制作步骤、方法和工艺要求(１)对照元器件清单清点元器件数量,检测５k-电阻应变式压力传感器的质量好坏.(２)按照图４-３制作电路.集成电路OP０７使用集成电路插座安装,集成电路插座焊好后再安装OP０７.每个元器件摆放应以OP０７为中心,靠近所连接的OP０７管脚进行摆放.元器件摆放要整齐,连接导线要横平竖直,焊点要大小均匀、圆滑且有光泽.下一页返回任务二简易电子秤电路制作(３)将连接５k-电阻应变式压力传感器和电压表头的导线焊接到电路板上.(４)５k-电阻应变式压力传感器、电压表头通过连接导线进行连接.(５)检查无误后进行通电调试.３.电阻应变式压力传感器使用注意事项(１)运放调零:打开电源,±１５V电源(运放的工作电压)也打开.将运放±端接地,输出端接数字电压表的输入端,调大“增益”电位器,调节“调零”电位器使电压表指示为零(２V挡).拆除连线,在以后的实验中保持两电位器不变.上一页下一页返回任务二简易电子秤电路制作(２)桥路连接:关闭电源,接好连线.打开电源,调节电位器WD使电压表指示为零(２V挡),如不能调零则选一较小的稳定值为零点,在以后的实验中保持电位器不变.(３)拔线时千万不要拽线,应拿住头部轻旋拔下.(４)直流电源选８V,可用电压表测量一下,以免电压过大损坏应变片或造成自热效应.简易电子秤电路如图４-３所示.上一页返回任务三简易电子秤电路调试１.电路组成(１)电桥电路(由R１、R２、VR１及称重传感器组成):将被称重的质量转换成与之呈一定关系的模拟电压.(２)仪表放大电路(由IC１、IC２、IC３及外围电路组成):将传感器输出的微弱信号放大为足够的电压(伏级).(３)调零电路(由IC４及外围元件组成):当传感器不加重物时,IC４的输出电压为零.此外,VR１调节电桥的平衡,VR２调节仪表放大器的增益,VR３将放大电路调零.２.调试步骤(１)接通电源,将VR２调至中间位置,进行差放调零.下一页返回任务三简易电子秤电路调试(２)顺时针调节VR３至中间位置,将差动放大器的正、负输入端与地短接,输出端与１０V电压表相连,调节VR３使电压表读数为零,关闭电源.(３)将传感器接入电路并接通电源,不加重物,调节VR１使电压表读数为零.(４)逐一将５个１k-的砝码放在传感器上,分别记录电压表的读数.(５)逐一将５个１k-的砝码从传感器上拿走,分别记录电压表的读数.调试过程中要注意电源接通与关闭的时刻