电子秤的结构和工作原理探讨

电子秤的结构和工作原理探讨

孟志保

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摘要：电子秤在日常生活中较为常见，可用来称量物体重量，由于具有测量高精度的优点，使其取得广泛运用。本文主要围绕电子秤结构和工作原理等方面进行分析，以便保证电子秤设备有效应用。

关键词：电子秤；结构；工作原理

前言：

电子秤是一种配备了电子器件的计量设备，具有读数方便、称量准确的优点，在与信息技术结合后能提高称重过程的自动化程度，提高了设备使用性能。随着科学技术发展，将科技结合到电子秤设计中，能优化称重技术，使其在恶劣环境下同样能实现较好运用。

一、电子秤结构特点

（一）电子秤结构组成

电子秤组成部分主要是电桥电路和电阻传感器，实际测量过程中，借助传感器将非电量转变成电量后完成测量，确保电子秤称量效果。电阻应变式传感器是指利用电阻应变片来将应变转变成电阻值变化的元件，传感器灵敏度直接影响电子秤使用性能。通常将该元件分成箔式和金属丝式两种，还应从传感器种类的不同，具体分析电子秤运用原理。从电子秤组成看，主要包括以下组成部分：一是传力系统和承重机构，能将被测物体重量传递给传感器，之后进行信号的转换。利用承载器、连接部件、减震机构和秤桥结构等部件，组成电子秤秤台；二是传感器元件，能实现质量向电量信号的转变，在对秤台施加一定重量或者压力时，系统将按照特定函数关系将物体重量转变成容易测定的物理量，如电压和电流等，这类信号的输出，可直观展现物体重量；三是安装显示仪表，在完成信号转换后，将称量数据呈现在显示仪中，通过设计电子线路，以及安装显示元件，能保证数据有效显示。其中显示元件、转换器和电源等部分的信号处理，都是由CPU统一管理的，在控制器作用下，确保称量过程顺利进行[1]。

（二）电子秤使用特点

电子秤是对传统称量设备的改良，通过信息技术的使用，提高了电子秤自动化性能，相较于杠杆式机械秤来讲，具有称量方便、精度高、称量分辨率高、稳定性强和维护方便等优点。由于电子秤具备上述运用优势，使其在商业、工业等多个领域取得了普遍运用，能满足现代生产需求，有利于提高劳动效率，提高设备使用性能。

二、电子秤工作原理分析

电子秤内部系统主要由数据采集、信号放大电路、处理单元、外部通信、调零电路和电源等部分组成，在传感器作用下完成信号转换，确保称重准确性。其中传感放大电路功能为将质量等非电量信号转变成电压信号，之后通过放大电路，完成信号处理并进行A/D转换，确保数据收集及整理有效性。这一部分是产生测量误差的主要环节，需要保证传感器合理选择，以便提高系统精度。而处理单元承担着系统运行控制任务，统一进行数据整理、校正和转换等，最后将显示信号传递到显示界面。下面将针对应变式传感器和金属箔片式传感器电子秤的作业原理进行分析。

（一）应变式电阻传感器运行原理

针对这一电子秤来讲，在测量物体重量时，将电子应变片安装在承受负载的弹性器件上，当弹性元件受到外部力的作用时，将发生应变，并且应变会传递至应变片，由此造成应变片电阻值发生改变，即是产生电阻应变效应，通过电阻变化能保证传感器接收相应的物体重量信号。通常来讲，应变片发生的形变和其受到的力成正比关系，能够根据电阻变化确定重量大小。具体来说，应变片式传感器具有反应灵敏、结构简单的特点，能保证传感器功能正常发挥，进而测得外力大小。利用物理公式可求得导体电阻值，当应变片受力后，应变片发生变化，可进一步求得应变大小。通过电子秤运用原理可看出，电阻变化和应变片形变间存在一定关联性，是这类电子秤的作业原理。

（二）金属箔式电子秤作业原理

实际测量物体时，如果待测信号较小，则应用一般测量设备不能直接测定物体重量，还要将其转变成电压值变化后，利用电子测量仪器测定，在完成上述转换的过程中，需要利用到电桥电路[2]。非平衡电桥电路在电子秤中有较好运用，利用电桥输出值和电桥参数间的联系进行测量，能满足各类物体测量需求，尤其在面对动态对象时，能保证测量结果及时更新，有利于减少测量误差，提高电子秤应用性能。实际设计电桥电路时，一般采用差动半桥及全桥两种方式。在设备结构设计方面，采用两个应变片，它们在测量中的电阻变化符号和大小一致，分别承受拉力和压力，这一结构被称为半桥电路。另外还可在同时设计四个应变片，其中两个受压、两个受拉，在发生形变的同时进行信号转变，这一结构为全桥电路。根据电阻求得输出电压，进而测出负载重量。

三、电子秤发展方向

电子秤作为一种重要的测量设备，在其今后发展上，应以小型化、功能全面、接口丰富和称重自动化控制为主，合理运用信息技术，保证承重效果。除了具备基础功能外，还应提高电子秤自动校准性能，可在系统控制下自动进行数据调整。同时还应具备故障诊断和开机检查等功能，将通信技术运用到电子秤结构设计上，进行远程测量和较小数量级物体的测量。另外，在显示屏设计上，应开发触摸式显示屏，各类操作可在屏幕显示器上直接完成，通过编辑代码来优化系统功能，方便了之后的维护工作。同时要逐步提高称重系统稳定性和精准性，在各类功能正常发挥的同时，提高测量效率和准确性，实现计算机技术在电子秤系统开发中的充分利用。在电子秤外部接口设计上，今后电子秤结构改进将强调接口设计工艺合理运用，结合当前用户使用习惯，需要适当提高接口性能，能连接电脑及打印机等，满足用户多元化需求。另外，还应优化设计键盘和开关，提供上限、标准和下限的重量警示功能，在数据有效转换的情况下，确保电子秤良好应用。具体来说，针对电子秤的性能优化和技术改进有重要意义，应从各领域发展对称量设备的使用要求入手，不断完善电子秤功能。

结论：

综上所述，电子秤具有一定使用优势，已经在企业、医院、能源交通等领域取得较好应用，能满足人们生活生产需求。先进技术在电子秤中的运用，极大程度提高了测量准确性，由此增强了电子秤适用性。本文主要对电子秤的结构及运用原理进行分析，旨在提高电子秤技术水平，不断增强设备性能。

参考文献：

[1]赵总社.关于电子秤的工作原理与应用[J].科技信息，2017（01）：70.

[2]李燕.电子秤的结构和工作原理[J].物理通报，2016（06）：55-56.