基于LabVIEW的智能电子秤设计

　　电子秤是各行业对物料进行计量或工矿企业在生产过程中对物料重量进行各种控制的新一代重量计量器具.作为重量测量仪器,智能电子秤在各行各业中开始显现其测量精度高,测量速度快,操作简单易学,可以实时监控的巨大优点,使其已经开始逐渐取代传统型的机械杠杆测量称,成为测重领域的主流产品.结合传感器技术、数据采集技术和虚拟仪器技术开发设计了一种基于LabVIEW的智能电子秤,该系统采用普通PC机为主机,利用图形化可视测试软件LabVIEW为软件开发平台,将被测重量转换处理进行数据采集,实时进行处理、显示.设备成本低,使用方便灵活,适用于工厂企业和教学.

　　LabVIEW是美国National Instruments(简称NI)公司推出的一个图形化软件开发环境,它是一个通用的软件开发平台,其最大优势在于测控系统的开发.它不仅提供了几乎所有经典的信号处理函数和大量现代的高级信号分析工具,而且LabVIEW程序还很容易和各种数据采集硬件集成,可以和多种主流的工业现场总线通信以及与大多数通用标准的实时数据库链接[1].这种编程方式强调信号处理的实际过程,编程简单,调试方便.

　　1　硬件设计

　　本系统主要由压力传感器、信号调理电路、数据采集卡和计算机组成,原理框图如图1所示.

　　1)传感器

　　力学传感器的种类繁多,如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器等.电阻应变片压力传感器是国内外应用较为广泛的一种,它具有精度高、测量范围广、频响特性好等优点.本系统采用的压力传感器是电阻应变式传感器.

　　当电阻应变式传感器在外力作用下产生机械形变时,其电阻值也相应发生变化,其电阻变化与应变的关系为

　　其中K0为灵敏系数,由金属材料决定;ε为应变,当压力F在一定范围内时,ε以一个常数正比于F,应变由物体质量产生的荷重而形成,因此可得:

　　2)信号调理电路

　　电阻的变化可通过电桥电路转换为相应的电压信号,因此电压信号与压力(被测质量)近似成线性关系,由于电桥输出信号较小且会受到外界信号的干扰,因此在电桥输出后需加上放大电路和抗干扰电路.

　　具体硬件电路如图2所示.

　　当压力传感器上压力变化时,其电阻也相应发生线性变化,从而压力桥式测量电路输出端电压发生变化,该变化电压通过差动放大电路进行一级放大,再二级放大后在CH2端输出一个与压力成正比的线性电压波形.其中通过调节电位器RX4来改变差动放大倍数,在U8D输出端得到一级放大信号;通过调节电位器RX5来调节电路对称性,实现对干扰信号的抑制.