地磅稱重傳感器采用全密封焊接，防油、防水、防一般腐蝕性氣體，具有精度高、大力值、抗偏載及一定溫度范圍內(nèi)的溫度補(bǔ)償，廣泛用于地磅、軌道衡等各類電子稱重設(shè)備。同時(shí)AD8421具有高増益、低噪聲、増益溫漂小及共模抑制比極高等特性，因此，我司研制的稱臺(tái)式動(dòng)態(tài)地磅項(xiàng)目上采用了AD8421對(duì)稱重傳感器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理的設(shè)計(jì)方案。

目前，地磅稱重傳感器基本采用惠斯通電橋電阻應(yīng)變式，主要由 三部分組成，即惠斯通電橋電阻應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)、彈性體和溫度補(bǔ)償電路， 該類型的稱重傳感器具有大力值、抗偏載、組合壓頭具有自動(dòng)復(fù)位 和調(diào)心功能、精度高、功耗低、全密封等優(yōu)點(diǎn)，適用于各類惡劣環(huán) 境，是地磅、軌道衡、軸重秤、地上衡、倉儲(chǔ)秤等的生產(chǎn)中常用 到的一種傳感器。

AD8421是一款低成本、低功耗、極低噪聲、超低偏置電流 的高速儀表放大器，特別適合各種信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集應(yīng)用，具有 極高的共模抑制比（CMRR),可以在寬溫度范圍內(nèi)提取淹沒在高頻 共模噪聲中的低電平信號(hào)。該芯片廣泛應(yīng)用于精密數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。

1.整體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要分為電源設(shè)計(jì)、信號(hào)調(diào)理設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。電源設(shè) 計(jì)部分主要有電源濾波、電源轉(zhuǎn)換等內(nèi)容；信號(hào)調(diào)理設(shè)計(jì)部分主要 有微小信號(hào)濾波、信號(hào)放大、輸出阻抗匹配等內(nèi)容。

2.電源設(shè)計(jì)

由于地磅稱重傳感器靈敏度很高以及信號(hào)精度及放大要求高，因 此對(duì)電源的要求因此也很高，要求紋波、噪音、溫度漂移等指標(biāo) 都很高。在本設(shè)計(jì)中輸入采用LC濾波，濾除電源輸入的干擾， 電源轉(zhuǎn)換芯片采用高精度、低噪音、低溫漂的線性電源芯片U1 (LM1804 ),線路圖如圖1所示。

D1主要防止電源輸入正負(fù)連接方向；L1和C1、L2和C6、 L3和C7組成低通網(wǎng)絡(luò)，濾除電源干擾雜波；C3、C5、C8、CH 組成旁路電容。整個(gè)電路給后端用電網(wǎng)絡(luò)提供傳感器激勵(lì)電源 + EXC,放電電路正電源VCC及放大負(fù)電源VCC-5。

3.信號(hào)調(diào)理設(shè)計(jì)

地磅稱重傳感器靈敏度很高，一般為2mV/V ,輸出信號(hào)很微弱, 并且傳輸線比較長，一般在12米~18米，或許更長，這樣帶來 的干擾較大，因此在信號(hào)調(diào)理上，需要進(jìn)行多級(jí)濾波及放大，及輸 出阻抗匹配，滿足后端AD采樣。信號(hào)調(diào)理圖如圖2所示。

本電路設(shè)計(jì)信號(hào)放大前采用X2Y電容經(jīng)過了二級(jí)低通濾波, 有效抑制稱重傳感器輸出的高頻噪音的干擾，信號(hào)經(jīng)過放大后通過

二級(jí)RC低通濾波以及阻抗匹配 網(wǎng)絡(luò)，輸送給后端AD采集。

AD8421通過R3電阻調(diào) 節(jié)放大倍數(shù)，本案中R3選擇了 20.2歐姆，將稱重傳感器微弱的信號(hào)0~10mv放大到AD采 集范圍0~5V,放大倍數(shù)G為： G = 1 + 9900/.R3 ≈491

4.后端采樣介紹

我司后端采用16位AD進(jìn) 行采樣，稱重傳感器滿量程為4 0噸，因此AD采樣每位值等效重量t為：

t=滿量程/ (滿量程輸出G/AD采樣范圍*采樣精度） =40000/( 10*491/5000*216 0.62Kg

5.結(jié)論

通過對(duì)電源和信號(hào)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，地磅稱重傳感器信號(hào)經(jīng)過放大采樣， 以及軟件濾波后，稱量波動(dòng)能有效控制在1Kg左右，滿量程稱量 誤差不超過5Kg的要求，成功應(yīng)用于公司稱臺(tái)式動(dòng)態(tài)地磅上。