專(zhuān)利名稱:袖珍多功能電子秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬一種全電子多功能數(shù)字顯示的袖珍稱重器具,特別是能在無(wú)交流電源供電的流動(dòng)環(huán)境作稱重、計(jì)價(jià)、日期、時(shí)間的顯示。
現(xiàn)有的電子秤是由殼體、機(jī)械調(diào)整裝置、傳感器換能裝置、電路伺服處理系統(tǒng)、讀出顯示等組成,市場(chǎng)出售和目前使用的就是這種形式。稱重物體放在聯(lián)接傳感器經(jīng)過(guò)平衡調(diào)校的機(jī)械托盤(pán)中,傳感器輸出應(yīng)變電壓(流),前置作微信號(hào)放大、濾波,變換成供模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬量,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換由單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理,驅(qū)動(dòng)熒光顯示器顯示。使用這種電子秤時(shí),必須平放于操作臺(tái)面進(jìn)行機(jī)械平衡調(diào)校,稱重物體的重量和體積必須適宜稱重托盤(pán)的容積并必須放于托盤(pán)中心,液體或輕量大體積和需吊掛稱重的物體難于進(jìn)行方便稱重。熒光數(shù)碼顯示器需較高的激勵(lì)電壓,必須采用工頻電源供電,欲得顯示清晰,宜在照度較暗的環(huán)境中使用。電路結(jié)構(gòu)上采用減去零壓力數(shù)據(jù)的辦法消除失調(diào)、漂移等因素,就是定時(shí)把零壓力對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)送入微處理器,把在壓力測(cè)量中所得數(shù)據(jù)中減去零壓力數(shù)據(jù)而求得實(shí)際壓力對(duì)應(yīng)的純數(shù)據(jù)。由于輸入為零時(shí)輸出不為零,存在較大的共模輸出而引起電路失調(diào),在一定程度上,共模信號(hào)會(huì)隨增益的急驟增加而增加,即是減去零壓力數(shù)據(jù),實(shí)際還是存在共模誤差,難于實(shí)現(xiàn)微量稱重的精確度。
本實(shí)用新型的目的是提供一種適用范圍更廣泛、稱量精確、造價(jià)低廉、隨身攜帶,從而實(shí)現(xiàn)方便地應(yīng)用于各種稱重、計(jì)價(jià)、日期、時(shí)間顯示和定時(shí)、響鬧、運(yùn)算等多功能袖珍電子秤。
本實(shí)用新型是以如下方式實(shí)現(xiàn)的。
一個(gè)由塑料或金屬構(gòu)成的殼體、操作和鍵盤(pán)顯示的殼面、傳感器和與其相連的稱重掛鉤構(gòu)成的檢測(cè)計(jì)、顯示器、平衡吊環(huán)、限位保護(hù)螺絲的袖珍多功能電子秤,能夠任意轉(zhuǎn)動(dòng)的稱重掛鉤直接活動(dòng)交連于和傳感器組成的檢測(cè)計(jì)上,掌握殼體或提吊平衡吊環(huán)便自動(dòng)垂直平衡,一次換能元件傳感器構(gòu)成的稱重檢測(cè)計(jì),檢測(cè)的信號(hào)直接輸入至前置進(jìn)行比例放大,三運(yùn)算集成放大器組成的儀表放大器具有良好的對(duì)稱性,輸入放大器中的第一級(jí)共模誤差信號(hào)源將被輸出級(jí)的減法器抵消,使輸入為零時(shí)輸出也為零,經(jīng)兩階有源濾波整形后輸出供A/D轉(zhuǎn)換的模擬量,高分辯率單片CNDS IC配用多路炬陣動(dòng)態(tài)掃描4 1/2 位LCD顯示器直接完成模擬量——數(shù)字量的A/D轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)、譯碼,驅(qū)動(dòng)LCD顯示器直接顯示稱重?cái)?shù)量,通過(guò)鍵盤(pán),小型微處理器對(duì)稱重?cái)?shù)據(jù)作計(jì)價(jià)、金額運(yùn)算,直接驅(qū)動(dòng)顯示于另一多路掃描10位LCD顯示器上,當(dāng)稱重運(yùn)算結(jié)束后,恢復(fù)日期、時(shí)間等顯示。同熒光顯示器不同的液晶顯示器,照度越亮越顯示清晰,CNOS高阻電壓控制器件,功耗極低,于是達(dá)到了袖珍多功能目的。采用下面要詳述的實(shí)施方案,全電子結(jié)構(gòu),成本不到現(xiàn)有電子秤的五分之一,體積的五十分之一。
結(jié)合以下附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地描述。
圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的電原理圖。
參照?qǐng)D1,具有合符機(jī)械強(qiáng)度的圓形金屬或塑料掛鉤(1),被鉚焊在中間開(kāi)孔的橢圓球面圓形金屬或塑料帽(2)中,穿過(guò)圓形外緣攻花、內(nèi)緣斜底螺帽(3),緊旋于凹頭螺絲(4)的頂端凹陷處,與內(nèi)紋斜底螺帽(3)構(gòu)成萬(wàn)向連接。凹頂螺絲(4)的螺桿直接與傳感器(6)合金彈性體下端緊牙相連,傳感器合金彈性體(6)依附平頭螺絲(7)緊固于機(jī)體殼架的中梁開(kāi)孔處,構(gòu)成一次換能機(jī)構(gòu)。殼體(17)的頂部中央開(kāi)孔處,套有下端帶帽的平頭空芯內(nèi)紋螺絲(8),平頭空芯內(nèi)紋螺絲(8)的螺桿略長(zhǎng)于殼體(17)頂壁的厚度,擰緊平頭外緣攻花螺絲(11)后,仍能徑向轉(zhuǎn)動(dòng)。與外緣攻花平頭螺絲(11)連體的頂端大帽下緣同中間臺(tái)階帽的上緣加工成沿軸芯凹進(jìn)的半圓弧面,正中橫穿一半橢圓形耐機(jī)械拉力提吊,懸掛的金屬或塑料套環(huán)(10),用以提吊或固定本體能在任何環(huán)境稱重作業(yè)。殼體(17)下緣靠斜底內(nèi)紋螺帽(3)處,陷進(jìn)殼體(17)的調(diào)整螺絲(5),緊靠傳感器(6)的下緣,微調(diào)調(diào)整螺絲(5)的工作行程,可鎖定和限定傳感器的工作,保護(hù)器件不受機(jī)械損傷。傳感器(6)的鋁合金彈性體的應(yīng)變區(qū)粘貼連接成四邊形的四條雙端元件力敏應(yīng)變片,一個(gè)與對(duì)角相連的激勵(lì)源和與其他兩個(gè)對(duì)角相連的檢測(cè)端,檢測(cè)的是跨接與激勵(lì)源的兩個(gè)電位計(jì)輸出之間的差值。
本實(shí)用新型稱重傳感器(6)結(jié)構(gòu)成S型,體積僅雙孔梁式的十分之一。
本實(shí)用新型殼面(16)裝有顯示閂鎖開(kāi)關(guān)(13),重量LCD顯示器(14)、計(jì)價(jià)金額、日期、時(shí)間等顯示的LCD顯示器(15),功能轉(zhuǎn)換,鍵盤(pán)(超重,欠重、低電壓指示被剖掉末表示出)。
本實(shí)用新型的殼體(17)、殼面(16),采用工程塑料注塑或輕質(zhì)合金澆鑄成型,殼體殼面通過(guò)暗榫嚙合成一體。
參照?qǐng)D2,由發(fā)光二極管LED、BG1、BG2VR組成的電池電壓監(jiān)視電路,調(diào)定VR,預(yù)置電池電壓下限值,當(dāng)電池電壓快耗盡接近下限值時(shí),BG2截止,BG1導(dǎo)通,發(fā)光二級(jí)管LED發(fā)亮,警示需要更換新電池。這里,監(jiān)視電路連續(xù)工作在電池的作用期,耗電約200NA??捎帽倔w配置的小型電池,也能外接電源供電。
為保證稱量精度,以運(yùn)算放大器IC2,能隙管IC1、BG3、W1組成的電壓調(diào)整電路,精確調(diào)整W1可獲得高精度的穩(wěn)定電壓輸出,通過(guò)IC3的極性變換,得到負(fù)極性電壓。
以RV1-RV4力敏應(yīng)變片構(gòu)成的換能器,連接成四邊形的四條雙端元件,一個(gè)與對(duì)角相連的激勵(lì)源和與其它二個(gè)對(duì)角相連的電壓檢測(cè)端所構(gòu)成檢測(cè)計(jì)檢測(cè)的實(shí)際跨接與激勵(lì)源的二個(gè)電位計(jì)輸出之間的差值,通過(guò)對(duì)同樣元件的比較間接地測(cè)量電路元件的電學(xué)特性;當(dāng)RV1/RV4=RV2/RV3時(shí),電阻電橋總是處于零位,四個(gè)電阻中二個(gè)電阻值增加的比率和另外二個(gè)電阻值減少的比率相同,電阻變化的互補(bǔ)性即能獲得線性輸出。
以RG、IC4、IC5、IC6構(gòu)成的三運(yùn)放集成儀表放大器,進(jìn)一步對(duì)檢測(cè)器輸出的信號(hào)可能產(chǎn)生的共模干擾、時(shí)間和溫度漂移進(jìn)行抑制,同時(shí),對(duì)稱重信號(hào)進(jìn)行精確放大。高精度低溫漂集成運(yùn)算放大器組成的儀表放大器,其轉(zhuǎn)換特性是輸出VONT=輸入(V1N+-V1N-)( (R7.8)/(RC) +1)( (R11)/(R9) )式中R7=R8、R9=R10、R11=R12電路中的R11、R12、R9、R10的比率匹配決定共模抑制比和增益精度,R7和R8的匹配對(duì)共模抑制無(wú)關(guān),在一定限度內(nèi),精確選擇RG獲得前級(jí)希望的增益而不會(huì)增加共模誤差信號(hào),鑒此,共模抑制正比于增益急劇增加,共模信號(hào)卻不管增益僅以因子1放大。由于共模電壓不會(huì)出現(xiàn)在RG兩端,運(yùn)算放大器輸入端間一般不會(huì)有很大的電勢(shì)差,共模電流就不會(huì)流過(guò)RG,在運(yùn)算放器的限度內(nèi)較大的共模信號(hào)就可以獨(dú)立于增益加以處理。由于選用CMOS工藝高精度、高增益、低溫漂、自調(diào)零、高共模抑制比集成運(yùn)算放大器組成的儀表放大器具有極高的精度和對(duì)稱性,所以在輸入放大器中的第一級(jí)即是出現(xiàn)共模誤差源也將被輸出級(jí)的減法器所抵消。由于本實(shí)用新型的A/D轉(zhuǎn)換同譯碼驅(qū)動(dòng)共用了單片CNOSIC直接驅(qū)動(dòng)顯示,不能采用典型的用單片機(jī)減去零壓力數(shù)據(jù)的辦法消除失調(diào)和溫漂,這就要求儀表放大器要具有極高的轉(zhuǎn)換精度和共模抑制比。
IC7、C8、R14、R15組成的兩階有源低通濾波器對(duì)儀表放大器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)一步整形純化。
設(shè)R14=R15C9=C8通帶點(diǎn)f=122πR2·C2]]>濾波器在通帶內(nèi)增益為1,有平直的響應(yīng),在截止點(diǎn)有3dB的衰減,并且具有每倍頻程12dB的衰減斜率。
用CNOS配用矩陣多路掃描(掃速100HZ)的LCD數(shù)顯器構(gòu)成本實(shí)用新型的讀出顯示,集分頻、計(jì)數(shù)、鎖存、譯碼、驅(qū)動(dòng)、邏輯控制、自動(dòng)調(diào)零于一體,完成稱重?cái)?shù)據(jù)的模擬量——數(shù)字量轉(zhuǎn)換,直接驅(qū)動(dòng)LCD顯示器顯示。具有低電壓警示,RENGE端內(nèi)部通過(guò)3NA電流將其電平置于(DG)低電平,所以能夠外部懸空使用。(EOC)L/H端外加高電平V+時(shí)將鎖定顯示讀數(shù),還能在變換結(jié)束當(dāng)內(nèi)部鎖存器更新數(shù)字時(shí)出現(xiàn)負(fù)向脈沖作為變換結(jié)束狀態(tài)標(biāo)志用于外部接口控制。利用OR和VR信號(hào)實(shí)現(xiàn)超、欠量程警示。CON輸出低電壓識(shí)別報(bào)警及顯示,以保證稱量精度。
振蕩時(shí)鐘產(chǎn)生使用120KHZ的晶體振子KT,經(jīng)IC內(nèi)部2分頻后成為60KHZ作為變換計(jì)數(shù)時(shí)鐘。R16、C15用于除去干擾脈沖,R16兼有輸入過(guò)流保護(hù)。IC8能隙管對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)一步穩(wěn)定,C10用去除干擾噪聲,微調(diào)W4獲得精確的基準(zhǔn)電壓,COM端連接VR用作基準(zhǔn)電壓源的定位端,使V+到VR-的電壓通常固定在3.2V左右。VD1Sp端是LCD顯示器的電流吸收端,用電阻分壓偏置成適應(yīng)LCD顯示器的激勵(lì)電壓。
用CNOS構(gòu)成的4 1/2 位數(shù)字顯示器,分辯率高達(dá)10NV,輸入端的共模抑制比達(dá)110dB,足以保證本實(shí)用新型的使用精度。
以NECD1033G微處理器為核心的計(jì)算、時(shí)間、日期顯示響鬧裝置,方便和擴(kuò)大了本實(shí)用新型的使用范圍,既可并機(jī)也能單獨(dú)使用,它的結(jié)構(gòu)原理已不屬本實(shí)用新型描述范圍,恕不詳述。
權(quán)利要求1.一種袖珍多功能電子秤,在有機(jī)械強(qiáng)度的外殼中,稱重傳感器、放大器、顯示器順序電路聯(lián)接,其特征在于,稱重掛鉤同傳感器萬(wàn)向相連,平衡吊钚依附殼體中梁同合金彈性體緊固懸浮于殼體中,緊靠調(diào)整螺絲,以傳感器構(gòu)成的稱重檢測(cè)計(jì),CMOS IC組成的儀表放大器、轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)、顯示器電路連接。
2.按照權(quán)利要求1的袖珍多功能電子秤,其特征在于,平衡和固定吊钚(10)活動(dòng)橫穿于外緣攻花平頭螺絲(11)連體的頂端平頭大帽下緣和中間臺(tái)階沿軸心的半園內(nèi)弧中,平頭空心內(nèi)紋螺絲(8)的頂端長(zhǎng)于殼體頂梁厚度,稱重掛鉤(1)的上緣頂端鉚焊在中間開(kāi)孔的橢園球頂帽(2)中,依托園形外緣攻花內(nèi)緣斜底螺帽(3)緊固于傳感器(6),構(gòu)成萬(wàn)向聯(lián)接,調(diào)整螺絲(5)緊靠傳感器(6)。
3.按照權(quán)利要求1的袖珍多功能電子秤,其特征在于,傳感器(6)的合金彈性體的應(yīng)變區(qū)粘貼連接成四邊形的四條雙端力敏元件,一個(gè)與對(duì)角相連的激勵(lì)源和與其他兩個(gè)對(duì)角相連的檢測(cè)端,檢測(cè)的是跨接與激勵(lì)源的兩個(gè)電位計(jì)輸出之間的差值輸入儀表放大器。
4.按照權(quán)利要求1或3的袖珍多功能電子秤,其特征在于,儀表放大器輸出的摸擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)數(shù)字顯示器,通過(guò)鍵盤(pán),小型微處理器驅(qū)動(dòng)另一顯示器對(duì)運(yùn)算價(jià)格金額顯示。
5.按照權(quán)利要求3或4之一項(xiàng)的袖珍多功能電子秤,其特征在于,以IC1、IC2、BG3、W1、構(gòu)成的電壓調(diào)整電路,能用本體小型電池,也能外接電源供電。
6.按照權(quán)利要求1的袖珍多功能電子秤,其特征在于,稱重和計(jì)價(jià)運(yùn)算能同時(shí)組合應(yīng)用,也能自成體系單獨(dú)使用,殼體殼面由工程塑料或輕質(zhì)合金加工成型,通過(guò)暗榫嚙合一體。
專(zhuān)利摘要一種袖珍多功能電子秤,在有機(jī)械強(qiáng)度的外殼中,稱重傳感器、放大器、顯示器順序電連接結(jié)構(gòu)的稱重掛鉤同傳感器萬(wàn)向相連,平衡吊環(huán)依附殼體中梁同合金彈性體緊固懸浮于殼體中,以傳感器構(gòu)成的稱重檢測(cè)計(jì)、CMOS、IC組成的儀表放大器、轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)、顯示器電路連接。用本體電池,也能外接電源。手握或提吊殼體,便自動(dòng)平衡,顯示稱重?cái)?shù)量,同時(shí),還顯示計(jì)價(jià)金額。稱重計(jì)價(jià)結(jié)束,自動(dòng)作定時(shí)響鬧、日期、時(shí)間顯示。
文檔編號(hào)G01G19/414GK2107015SQ9121655
公開(kāi)日1992年6月10日 申請(qǐng)日期1991年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月16日
發(fā)明者譚孝俊 申請(qǐng)人:譚孝俊