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凯旋门真人娱乐平台

电子设计 2018-10-12 09:15 次阅读

引言

电阻应变片是广泛应用的传感元件之一,其量程宽.体积小.携带方便和准确度高,在电子衡器中被广泛应用,因此在传感器的教学中占有非常重要的位置,其实验也是传感器课程诸多实验中必做的内容,对学生深入理解和掌握相关理论知识.培养实践能力和综合素质具有不可忽视的作用.在该课程的实验教学中,传统的实验方法仅停留在验证性的基本原理阶段,与实际联系不多,传统的实验电路通常又采用模块化设计,实验方法和手段因实验设备的定型而很难改动,缺乏直观性,严重束缚了学生的创造力,对实践能力的提高作用有限.随着新的测试技术的发展,电路仿真软件和虚拟仪器软件的不断涌现,为解决上述问题提供了良好的凯旋门真人娱乐平台.学生可以在电脑上采用Multisim 软件设计应变片的测量电路,进而在LabVIEW虚拟仪器软件凯旋门真人娱乐平台上,完成对实验数据的处理和标定,从而实现电子称功能,在一定程度代替了实验室的硬件传统仪器设备和元器件.

1 应变式称重传感器

应变式称重传感器主要由弹性体.电阻应变片和测量电路组成.其工作原理是:弹性体在外力作用下产生弹性形变,使粘贴在它表面的电阻应变片也随之产生形变,从而引起电阻应变片的阻值发生变化,通过相应的测量电路,把电阻变化转换为电信号输出,从而完成将重力转换为电信号的过程.

1.1 应变片的工作原理

电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应,即当金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值也相应地发生变化.实验证明,应变片的电阻相对变化量ΔR /R 与轴向应变ε 的关系在很大范围内是线性的.

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

式中:k0 为应变片的灵敏度,在金属电阻丝拉伸比例极限内为常数.

1.2 应变式传感器的称重原理

用应变片测量受力应变时,将应变片粘贴在被测对象表面上,而根据引力应变的关系:

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

这里所说的应力为单位面积所受外力,如果用作电子称,它与重物的质量满足如下关系:

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

式中:m 为重物的质量;g 为重力加速度;S 为弹性体的截面积.

根据以上各式可得到:

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

2 Multisim仿真

Multisim 是美国国家仪器(NI)公司推出的以Win-dows为基础的仿真工具.可提供4 000~17 000个电路元器件,除虚拟元件外基本采用实际参数模型,所实现的仿真具有较强的真实性.该仿真软件还提供了丰富的测试仪器和强大的电路分析手段,为正确验证电路功能和分析电路参数提供了有力保证.因此尝试在Multisim 凯旋门真人娱乐平台上设计全桥电路将应变电阻变化转换为电路输出电压.

2.1 模型的建立

应变片材料选用康铜,取应变片的灵敏度系数k0 = 2 ;弹性体选用钢制双弯曲梁,其弹性模量为E = 21 400 kg/mm2 ;其截面积S = 100 mm2 ;四个应变片R1,R2,R3,R4,不受力时的电阻值均为200 Ω ;重力加速度g = 9.8 m/s2 ,将上述参数带入式(4),得到:

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

由于Multisim里面没有提供应变片的模型,用固定电阻R1,R2,R3,R4 模拟的是不受压力时的应变片,采用压控源来模拟受力应变片的阻值变化,在电路连接上两者采用串联的方式,取系数为1.832 mΩ/V,V 可以理解为物体的质量(kg),V1,V2,V3,V4指代的是同一电压V(模拟重物质量),根据差动电桥的原理,改变V 的极性,即可构成全桥差动形式,仿真电路如图1所示.

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

2.2 放大电路设计

差动电桥输出的电压信号极其微弱,采用三运放高共模抑制比放大电路将电桥输出电压放大.它由两级放大器组成两个对称同相放大器构成第一级,由集成运放OP07,R6,R7和Rw2组成同相输入式并联差分放大器,具有非常高的输入阻抗.第二级由OP07,R8,R9,R10和R11组成反向比例放大器.为方便调节,再加一级比例放大电路,并在电路的输出级接万用表.放大电路如图2所示.

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

2.3 综合电路仿真

将放大电路的两输入端接地,调节滑动变阻器Rw3,使电路的输出近似为零,将电路中模拟物体重量的电压源的值设为零,调节Rw1,使万用表的示数为零,完成电路调零.在Multisim中,改变模拟实际重量的电压源V,相当于被测质量发生变化,虚拟电压表的电压也随之变化,扫描的范围为0~0.2 V,每隔0.02 V 记录一次,得到10个电压数据,同时根据式(5)得到相应的电阻变化量的大小,数据如表1所示.

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

使用最小二乘法对以上数据进行拟合,所得拟合直线方程为:

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

代入式(4),得到质量的表达式为:

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

3 LabVIEW的虚拟电子称

LabVIEW是美国NI公司推出的虚拟仪器软件开发凯旋门真人娱乐平台,在测控领域已得到迅速而广泛的应用.将虚拟仪器技术引入实验教学是高校进行实验室建设.改革实验教学的一个新的发展方向.在虚拟仪器软件系统中做各种传感器实验,在一定程度代替了实验室的硬件传统仪器设备,真正体现了虚拟仪器技术“软件即仪器”的独特魅力,有助于学生深刻理解传感器的测试功能,提高学生的实验兴趣和实验效率.

3.1 前面板设计

在LabVIEW凯旋门真人娱乐平台下,一个虚拟仪器由两部分组成:

前面板和框图程序.前面板的功能等效于传统测试仪器的面板,是程序与用户交流的窗口,用于设置各种输入控制参数和观察输出量.本系统的前面板由输入控件和输出显示控件组成.输入控件用来输入仿真电路获得的电压值和重物的单价数值,将数据传送给VI的程序框图,为VI的程序框图提供数据.显示控件则模拟仪器的输出装置,用以显示程序框图获取或生成的数据.系统参数模块的几个固定参数以及电子称功能模块中的ΔR 和质量m 及其总金额显示模块均为数值显示控件.除此之外,前面板的设计中还包括了仪表盘显示面板和超重指示灯显示控件.电子称的前面板如图3所示.

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

3.2 程序框图设计

程序框图相当于程序的源代码,是实现程序的核心,程序框图由节点.端口和连线等要素组成.

首先从数值函数选板中选取“数值常量”节点,设置系统的固定常数,在各常量上点击右键选择创建指示器,并相应改变名称,如弹性模量E?应变片面积S,电阻R,灵敏度k0等.测量电路的输出电压U0是非常重要的一个量,通常的虚拟电子称是利用数据采集卡来获得该电压值的.在本设计中由于在前面的Multisim 电路仿真中已获得了输出电压,因此在函数选板中选择数值输入控件,即可在前面板中由键盘手动输入.而系统的电子称功能模块的运算函数则通过函数选板中的“数值选板”,根据公式(6)和(7)的关系式,选择相应的运算函数,完成连线即可.最后在函数模板中选取编程-数值- 比较节点,系统设定重量大于500 g 报警指示灯变红.系统的程序框图如图4所示.

通过Multisim仿真软件和LabVIEW软件实现简易虚拟电子称的功能

4 结语

基于Multisim对应变测量电路进行仿真设计,获得仿真结果,继而在LabVIEW 虚拟仪器凯旋门真人娱乐平台上实现了简易电子称.使学生加深对理论内容的理解和掌握,使得原本枯燥的理论教学和验证性实验转化为贴近工业生产实际的一体化教学.大大拓展了学生的知识面,增加学生动手机会和创新能力的同时,其直观有趣的交互界面更激发了学生的学习兴趣和探索精神.

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BL612数字智能热释电红外传感器的数据手册免费下载

BL612是将数字智能控制电路与人体探测敏感元都集成在电磁屏蔽罩内的热释电红外传感器。人体探测敏感元....
发表于 04-18 08:00 14次 阅读
BL612数字智能热释电红外传感器的数据手册免费下载

空调温度传感器NTC的工作原理和使用存在的故障等资料说明

空调温度传感器为负温度系数热敏电阻,简称NTC,其阻值随温度升高而降低,随温度降低而增大。25℃时的....
发表于 04-18 08:00 18次 阅读
空调温度传感器NTC的工作原理和使用存在的故障等资料说明

ZigBee简介和学习方法的详细资料说明

近年来,由于无线接入技术的需求日益增大,无线通信和无线网络均呈现出指数增加的趋势。这有力的推动力无线....
发表于 04-18 08:00 30次 阅读
ZigBee简介和学习方法的详细资料说明

如何使用CC2530单片机进行多点温度采集系统的设计实验说明

多点温度采集有利于分析整个设备或系统的温度,改善被控温度的技术指 标,提高产品的质量和数量,因而,....
发表于 04-18 08:00 21次 阅读
如何使用CC2530单片机进行多点温度采集系统的设计实验说明

MAX22513方案尺寸缩小3倍、功耗降低4倍,是工业4.0应用的理想选择

随着工业4.0系统的智能化程度越来越高,传感器和执行器必须不断减小尺寸、提升可靠性、降低功耗,以更轻....
的头像 美信半导体 发表于 04-17 18:11 750次 阅读
MAX22513方案尺寸缩小3倍、功耗降低4倍,是工业4.0应用的理想选择

US-100超声波传感器的电气参数和进行测距的代码免费下载

本文档的主要内容详细介绍的设计US-100超声波传感器的电气参数和进行测距的代码免费下载。
发表于 04-17 17:28 28次 阅读
US-100超声波传感器的电气参数和进行测距的代码免费下载

ADF7020无线传输模块的介绍和单片机与ADF7020接线步骤详细说明

ADF7020是一款低功耗、低中频收发器,在免执照ISM频段433 MHz、868 MHz和915 ....
发表于 04-17 17:27 20次 阅读
ADF7020无线传输模块的介绍和单片机与ADF7020接线步骤详细说明

BMP280气压温度传感器的使用说明和单片机程序免费下载使用

最近实习中一个项目要用到多种传感器,其中就包括BMP280模块,但是发现网上有用的资料非常少,只好从....
发表于 04-17 17:27 31次 阅读
BMP280气压温度传感器的使用说明和单片机程序免费下载使用

为无人机装上“鹰爪”,通过机载的传感器自动寻找和着陆在休息地点

无人机最令人沮丧的地方就是他们的飞行时间太有限了!在过去几年中,虽然电池技术有了很大的改进,但对无人....
的头像 无人机网 发表于 04-17 17:16 301次 阅读
为无人机装上“鹰爪”,通过机载的传感器自动寻找和着陆在休息地点

村田推出支持CAT.M1/NB-IoT的超小等级的LPWA模块

网络基础设施的普及使IoT不断发展,各种物物得以衔接。诸如桥梁、高架公路、隧道等已陈旧的基础设施的维....
的头像 村田中文技术社区 发表于 04-17 16:43 884次 阅读
村田推出支持CAT.M1/NB-IoT的超小等级的LPWA模块

M系列多传感器红外热像系统助力消防救援解决方案

FLIR M200装载了FLIR最新的Boson™ 高性能热像仪核心,它具有一个集成的多核视频处理器....
发表于 04-17 16:24 55次 阅读
M系列多传感器红外热像系统助力消防救援解决方案

一个嵌入式软件工程师的角度如何看波音737MAX8坠机事件

此前有媒体批评波音MCAS软件设计过于简单,存在单传感器缺陷,并把锅甩给印度软件外包公司。小编当时对....
的头像 联动原素 发表于 04-17 16:13 211次 阅读
一个嵌入式软件工程师的角度如何看波音737MAX8坠机事件

霍尔元件其工作原理, 产品特性及其典型应用

这种现象的产生,是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下,分别向片子横向两侧偏转和积....
的头像 EDA365 发表于 04-17 16:07 242次 阅读
霍尔元件其工作原理, 产品特性及其典型应用

技术驱动应用落地 六位大咖热议行业新机遇

传感器、加速计算、存储以及物联网、人工智能和工业4.0等等话题是当下半导体产业的关注焦点。日前,在第....
的头像 坚白 发表于 04-17 15:57 1606次 阅读
技术驱动应用落地 六位大咖热议行业新机遇

EFM32 Gecko凯旋门真人娱乐平台助力 Notion打造第三代 IoT传感器

近来,我们有幸与Notion公司联合创始人兼首席技术长Ryan Margoles先生讨论其基于Sil....
的头像 SiliconLabs 发表于 04-17 15:31 239次 阅读
EFM32 Gecko凯旋门真人娱乐平台助力 Notion打造第三代 IoT传感器

基于FPGA的控制和运算电路的设计

液体密度是许多工业中的重要参数,它可以直接参与生产过程中的控制和决策,因此对液体密度进行快速而准确的....
发表于 04-17 15:09 54次 阅读
基于FPGA的控制和运算电路的设计

研究机构PrivCo梳理出了该领域值得关注的19家初创公司

纵观2018年,从硬件到软件,从自动驾驶配送服务到自动驾驶卡车运输,众多自动驾驶初创公司正在为我们勾....
的头像 人工智能学家 发表于 04-17 10:41 352次 阅读
研究机构PrivCo梳理出了该领域值得关注的19家初创公司

新型聚合物热电材料,制造超灵敏、柔性热传感器

据报道,瑞典林雪平大学(Linkoping University)有机电子实验室的科学家开发出了一种....
的头像 MEMS 发表于 04-16 18:09 717次 阅读
新型聚合物热电材料,制造超灵敏、柔性热传感器

智能楼宇的全球市场规模将在2022年增长至317.5亿美元

随着人们逐渐希望在自己的家居、汽车和工作场所享受到智能技术带来的便利,物业管理公司和建筑物的规划师们....
的头像 Molex连接器 发表于 04-16 17:31 257次 阅读
智能楼宇的全球市场规模将在2022年增长至317.5亿美元

TE Connectivity的振动传感器技术比较

TE Connectivity (TE)是全球最大的传感器公司之一,其创新的传感器解决方案可帮助客户....
发表于 04-16 17:26 71次 阅读
TE Connectivity的振动传感器技术比较

GE宣布完成Current的出售事项

据悉,Current的产品组合涵盖LED和传统照明解决方案,同时还包括广泛多样的智能控制、传感器和软....
的头像 高工LED 发表于 04-16 16:30 802次 阅读
GE宣布完成Current的出售事项

光纤光栅定义及分类!光纤光栅传感器的工作原理

对于一定长度的均匀光纤Bragg光栅,其反射谱中主峰的两侧伴随有一系列的侧峰,一般称这些侧峰为光栅的....
的头像 传感器技术 发表于 04-16 14:44 224次 阅读
光纤光栅定义及分类!光纤光栅传感器的工作原理

热释电传感器的原理与应用!一种非常有应用潜力的传感器

热释电传感器利用的正是热释电效应,这是一种对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成,在元....
的头像 传感器技术 发表于 04-16 13:55 273次 阅读
热释电传感器的原理与应用!一种非常有应用潜力的传感器

博世半导体又推出了其最新的产品SMI230

博世最新的SMI230产品能够精确测量车辆的偏航角速度以及加速度,帮助车辆的导航系统持续计算车辆运动....
的头像 MEMS 发表于 04-16 11:45 572次 阅读
博世半导体又推出了其最新的产品SMI230

用于病原体特异性血清抗体反应的超灵敏电容式微丝传感器

研究人员开发出一款新型传感器,可以通过测量极少量的抗体,即血液中发现的抵抗疾病抗毒素,获得患病信息。
的头像 MEMS 发表于 04-16 11:21 286次 阅读
用于病原体特异性血清抗体反应的超灵敏电容式微丝传感器

Polar最新的心率传感器OH1+发布,能够捕捉到大约200个小时的心率活动

有了OH1+光学心率传感器,无论你是在陆地上锻炼,还是在水中游泳,你都可以随时监测自己的心率。
的头像 MEMS 发表于 04-16 11:16 245次 阅读
Polar最新的心率传感器OH1+发布,能够捕捉到大约200个小时的心率活动

生物医学传感器是生物医学科学和技术的尖兵

最先问世的生物传感器是酶电极,Clark和Lyons最先提出组成酶电极的设想。70年代中期,人们注意....
的头像 人工智能学家 发表于 04-16 10:23 237次 阅读
生物医学传感器是生物医学科学和技术的尖兵

如何使用单片机进行水PH值的测量设计论文免费下载

PH值水的性质的重要参数之一,水无论在哪个领域都是非常重要的物质,水的PH值不仅仅表示水的酸碱程度,....
发表于 04-16 08:00 28次 阅读
如何使用单片机进行水PH值的测量设计论文免费下载

EVB81107-A1的简要资料说明

本文件旨在简要介绍EVB81107-A1评估委员会(EVB)。该EVB设计用于MLX81107/09....
发表于 04-16 08:00 46次 阅读
EVB81107-A1的简要资料说明

18B20温度传感器数码管显示的详细资料说明

本文档的主要内容详细介绍的是18B20温度传感器数码管显示的详细资料说明。
发表于 04-16 08:00 30次 阅读
18B20温度传感器数码管显示的详细资料说明

轮式移动机器人控制系统设计的设计论文资料免费下载

 随着计算机、控制理论、人工智能理论、传感器等技术的不断成熟和发展,移动机器人研究已经发展到-一个崭....
发表于 04-16 08:00 33次 阅读
轮式移动机器人控制系统设计的设计论文资料免费下载

乔童虎表示:前段时间小米9遭遇产能危机是由两方面造成的

乔童虎表示,前段时间小米9遭遇产能危机是由两方面造成的。一方面是因为小米9的后置摄像头采用了后置三摄....
的头像 摄像头观察 发表于 04-15 17:30 1000次 阅读
乔童虎表示:前段时间小米9遭遇产能危机是由两方面造成的

如何创建一个智能垃圾桶设计,当有人接近垃圾桶时会自动打开?

超声波传感器控制设计我们在这个项目中使用的传感器是HC-SR04超声波传感器模块。该传感器有四个引脚....
的头像 嵌入式资讯精选 发表于 04-15 15:15 432次 阅读
如何创建一个智能垃圾桶设计,当有人接近垃圾桶时会自动打开?

数字传感器的特点

数字传感器是指将传统的模拟式传感器经过加装或改造A/D转换模块,使之输出信号为数字量(或数字编码)的....
的头像 发烧友学院 发表于 04-15 14:48 242次 阅读
数字传感器的特点

了解这款引起热议的甲醛传感器模组

近年来传感器产品需求增势迅猛,应用领域层出不穷,传感器的技术也是步步创新。此次以中国传感器与物联网联....
的头像 MEMS 发表于 04-15 14:14 245次 阅读
了解这款引起热议的甲醛传感器模组

美研究人员研发新型化学丝线“遇毒变色”,以用于探测有毒气体

新型化学丝线可以将传感器与衣物结合,实验室外套甚至是普通T恤都可以检测出特定气体。
的头像 MEMS 发表于 04-15 14:11 217次 阅读
美研究人员研发新型化学丝线“遇毒变色”,以用于探测有毒气体

光谱仪传感器仅针尖大小,可集成于手机摄像头

新款小型和低成本器件可以帮助把普通手机变成先进的分析工具
的头像 MEMS 发表于 04-15 14:07 204次 阅读
光谱仪传感器仅针尖大小,可集成于手机摄像头

类器官芯片与传感器的结合

类器官芯片(organoids-on-chips)是传统器官芯片在生物技术方面的延伸。
的头像 MEMS 发表于 04-15 10:56 314次 阅读
类器官芯片与传感器的结合

ULIS宣布推出的新品ATT0640,是一款VGA / 12μm像元间距的热成像传感器

根据Yole《非制冷红外成像仪和探测器技术及市场趋势-2019版》报告显示,PVS细分市场是全球红外....
的头像 MEMS 发表于 04-15 10:53 271次 阅读
ULIS宣布推出的新品ATT0640,是一款VGA / 12μm像元间距的热成像传感器

利用非常简单的工艺步骤和廉价的材料,设计出了一种薄电容式传感器

通过试验不同的炭黑浓度、分散浓度和材料厚度,研究人员发现,在1.2mm薄的复合泡沫层中加入10 wt....
的头像 MEMS 发表于 04-15 10:51 218次 阅读
利用非常简单的工艺步骤和廉价的材料,设计出了一种薄电容式传感器

销售光电子产品的厂商主导了O-S-D供应商TOP 10排行榜

2018年前四大O-S-D供应商与2017年保持一致。日本最大的CMOS图像传感器供应商光电子巨头索....
的头像 MEMS 发表于 04-15 10:46 464次 阅读
销售光电子产品的厂商主导了O-S-D供应商TOP 10排行榜

索尼一份专利申看到了在电竞领域流露出了全新的野心

根据相关文件显示,这份专利包括内嵌摄像头与麦克风的座椅,可以通过传感器对用户是否就位的状态进行判断,....
的头像 AR 发表于 04-13 10:24 645次 阅读
索尼一份专利申看到了在电竞领域流露出了全新的野心

如何使用视觉抓取进行并联桁架机器人最优路径控制的说明

针对元件的抓取路径规划问题,提出一种以最小化时间为目的,结合蚁群算法和禁忌搜索算法的混合优化算法。首....
发表于 04-12 17:30 69次 阅读
如何使用视觉抓取进行并联桁架机器人最优路径控制的说明

传感器的最新发展可大幅提高BLDC电机控制性能

磁性位置传感器可为工业和汽车BLDC电机控制系统设计人员提供小型、稳定且易于组装的位置检测解决方案。
的头像 MEMS 发表于 04-12 16:44 518次 阅读
传感器的最新发展可大幅提高BLDC电机控制性能

强强联手|Bosch Sensortec宣布加入RT-Thread IoT传感器徽标计划

近日,Bosch Sensortec正式宣布加入RT-Thread IoT传感器徽标(LOGO)计划....
的头像 RTThread物联网操作系统 发表于 04-12 15:22 454次 阅读
强强联手|Bosch Sensortec宣布加入RT-Thread IoT传感器徽标计划