称重传感器课程设计

太原理工大学课程设计太原理工大学课程设计任务书专业班级自动化1603学生姓名课程名称模拟电子技术A课程设计设计名称称重传感器设计周数1周指导教师设计任务主要设计参数课程设计的意义《模拟电子技术A课程设计》是《模拟电子技术A》课程教学的一个重要组成部分，也是该课程的最后一个环节，是对学生进行全面的系统的训练。可以使学过的零碎知识系统化，能够真正地把学过的知识落到实处，进一步激发了学生再深一步学习的热情，培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，进行一定的工程师基本技能训练。因此课程设计是必不可少的，也是非常必要的。本课程设计是自动化专业学生的必修课，时间为1周。课程设计的性质、目的和任务《模拟电子技术A课程设计》是自动化专业实践性教学环节。《模拟电子技术A》课程是一门实践性很强的基础课，在完成了课堂教学和基础实验等内容后进行本课程设计，是《模拟电子技术A》课程的一个重要教学环节，是对《模拟电子技术A》的综合训练。学生通过动脑动手解决比较实用的模拟电子电路的理论设计，并利用电子电路计算机仿真软件Multisim进行辅助分析和调试，巩固和运用所学知识和实验技能，掌握常用电子电路的一般设计方法，提高分析解决实际问题的能力。为今后从事电子电路设计、研制电子产品打下一定的基础。（1）巩固和加深对模拟电子技术A基本知识的理解，提高学生综合运用本课程所学知识独立完成设计课题的能力。（2）培养学生根据课题需要选学参考书籍，查阅手册、文献资料的自学能力。通过独立思考，深入钻研有关问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。（3）通过使用电子电路计算机辅助设计软件Multisim对模拟电子电路进行分析和测试，培养学生应用计算机的能力。（4）了解与理解有关的电子线路以及元器件工程技术规范，培养学生能够按要求规范地编写设计报告的能力。（5）培养学生严肃认真的科学态度和积极创新精神，通过课程设计实践，逐步建立太原理工大学课程设计正确的生产观点、经济观点和全局观点。（6）是培养学生实践能力与创新精神的重要教学环节，也是对学生独立分析问题和解决问题能力的重要检查过程。课程设计的要求和原始数据课程设计是一个典型的模拟电子电路的设计与仿真研究。某系列称重传感器需要外配放大器，将传感器输出的电压信号转换成AD转换器所需要的电压，AD转换器的满范围输入电压为0.5V~2.5V。该系列称重传感器主要技术指标如下：标准满量程负载5KN灵敏度2mV/V（满量程灵敏度，就是在5KN时，每1V供桥电压的灵敏度）标准输出电阻350Ω供桥电源电压10V设计内容设计要求1．主要设计内容本课程设计的主要内容是一些典型常用的模拟电子电路（如：直流稳压电源、传感器测量放大系统、温度测量放大器、多种波形发生器等）的设计。包括：（1）按照设计题目要求，查阅相关资料。（2）选择电路方案，画出原理草图，进行元器件参数设计。（3）用Multisim软件仿真，确定电路准确参数，验证所设计电路的正确性。（4）撰写设计报告。2．设计基本要求（1）总体方案的论证与选择根据所选题目规定的设计任务和要求，查阅有关资料，广开思路，提出若干种不同的方案，然后深入分析每种方案的可行性和优缺点，加以比较，从中取优。（2）电路功能及原理介绍总体方案确定后，对设计方案进行简介，介绍电路各部分的功能及基本原理。（3）单元电路的设计和元器件的选择选择单元电路最简单的办法是从学过的和所了解的各种电路中选择一个与设计要求太原理工大学课程设计模拟电子技术课程设计说明比较接近的电路，在此基础上适当改进。根据具体问题和方案，确定需要哪些元器件，每个元器件应具有哪些功能和性能指标，市场上能否买到，价格如何、体积多大，并且要尽量减少器件的品种。（4）电路分析和调试由于现代电子技术的飞速发展，要求学生在本课程设计期间学会掌握电子电路计算机辅助分析设计软件，并采用Multisim对所设计的电路进行辅助分析和调试。主要参考资料[1]课程的教材及课件.[2]夏路易.基于EDA的电子技术课程设计[M].电子工业出版社,2009.[3]杨力.电子技术课程设计[M].中国电力出版社,2009.学生提交归档文件课程设计的报告要求课程设计报告要求完成以上两个内容。报告应包括封皮、课程设计任务书、设计说明、设计总结、设计的收获、体会等。课程设计报告使用A4纸双面打印（封皮除外）。太原理工大学课程设计一、课程设计题目：称重传感器二、设计要求某系列称重传感器需要外配放大器，将其输出的电压信号转换成AD转换器所需要的电压，AD转换器的满范围输入电压为1V~4V。该系列称重传感器主要技术指标如下：标准满量程负载50Kg灵敏度2mV/V标准输出电阻350Ω供桥电源电压10V三、参考电路四、工作原理该电路由三部分构成：基本电压源电路、测量电桥电路、放大电路。本实验中，需基本电RY1RY2RY2RY3RY3RY4RY4vovi1vi2....VSRJ1RJ2RJ3RJ4RJFDJ1VzV+....R1R1R2R3=R2(1+δ)Vo........太原理工大学课程设计压源电路、放大电路以及偏移电路。1、基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的10V基准电压，采用5V稳压管与同相比例运算电路结合实现。2、放大电路：放大电路用于测温桥输出的微小电压变化（△V）放大，使其满足性能要求。放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差放放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。3、偏移电路：本例中，还需对放大后的信号进行偏移处理，将放大信号接入差分比例运算电路。五、参数计算1、基准电源电路（1）1JR.2JR.FR的计算基准源输出电压为10V，稳压管电压为5V，取稳压管的稳定电流为10mA。根据基准源电路有01V10V，ZV5V.ZJJVRRV)1(1201所以121JJRR=2得到12JJRR=1选1JR=1KΩ，可得RJ2=1KΩ。由于JFJFZIRVV01若取JFI=10mA,则有得到RJF=500Ω。（2）3JR电阻和4JR的计算：太原理工大学课程设计由稳压管开始启动的条件：ZDSJJJVVVRRR434取Vs=11.5V，则4JR=1KΩ，得到3JR=1KΩ2、放大电路的计算（1）将输入电压放大为0-3V因为满量程灵敏度，就是在5KN时，每1V供桥电压的灵敏度为2mV/V，所以满量程时放大电路输入电压：Vi=10*2=20mV假设Vi1=20mV，Vi2=0V时，输出电压为'0V=3V，对于放大器有1)21(12340ViRRRRVYYYY一般希望34YYRR和12YYRR有相同的数量级。令1YR=1KΩ，2YR=7KΩ，则34YYRR=10若令3YR=1KΩ，则4YR=10KΩ（2）将放大后的0-3V电压偏移为1-4V接差分比例运算电路，Ui1接输入，Ui2接1V直流电压，R1=Rf=1kΩ六、仿真调试1、基准电压源的仿真正常情况输出为10V,当接入负载时候大约在50欧姆左右发生变化太原理工大学课程设计太原理工大学课程设计当叠加1V的交流电源时，输出基本不变，可以认为电源稳定。2、放大电路的仿真当输入电压为20mV时，输出为4V太原理工大学课程设计当输入电压为15mV时，输出为3.25V当输入电压为10mV时，输出为2.5V太原理工大学课程设计当输入电压为5mV时，输出为1.75V当输入电压为0mV时，输出为1V太原理工大学课程设计模拟电子技术课程设计总结一、元件参数1、基准电压源稳压管：参数如图二极管：型号1BH62、导通电压U=0.7V直流电源U=11.5V运算放大器：型号OPAMP_3T_VIRYUALR1=1KΩ、R2=1KΩ、R3=500Ω、R4=1KΩ、R5=1KΩ2、放大电路运算放大器：型号OPAMP_3T_VIRYUALRY1=1KΩ、RY2=RY3=7KΩ、RY4=RY5=1KΩ、RY6=RY7=10KΩ、RY8=RY9=RY10=RY11=1KΩ输入电阻R6=350Ω二、仿真结果分析1、基准电压源仿真结果分析经过仿真，当叠加1V的交流电源时，输出基本稳定在10V。设计电路符合供桥电源电压10V的要求。太原理工大学课程设计2、放大电路的仿真结果分析放大电路输入与输出仿真结果输入电压Ui(mV)05101520输出电压Uo'(V)275nV-0.75-1.5-2.25-3输出电压Uo(V)11.752.53.254由仿真结果可得，称重传感器的外配放大器，将传感器输出的电压信号转换成AD转换器所需要的电压，AD转换器的满范围输入电压为1V~4V，满足题目要求。模拟电子技术课程设计收获通过本次模拟电子技术课程设计，对课本上的知识进行了系统的复习与回顾，也学会利用multisim14进行模拟电路的仿真。在调试的过程中，通过自己的计算设计各个参数从而设计出整个电路，而且要满足调试结果使误差尽量小，提高其精度。此次课程设计虽然时间较短，电路也不是很难，但是我从中学习和总结了电路的特点，学会了将想法应用于仿真的方法。