文： 小波/QQ463431476 今年暑假參加了電子設計比賽，4天3夜(2016/7/25 7/29)選了個電子秤，所以想說說一點心得分享一下。秤可以測量，用了濾波和一個線性的方程。 硬體部分主要焊接4個電阻應變片搭建一個全橋電路，然後經過放大器，將電壓信號放大，HX711擁有一個24位 AD 來 ...
文： 小波/QQ463431476
今年暑假參加了電子設計比賽，4天3夜(2016/7/25---7/29)選了個電子秤，所以想說說一點心得分享一下。秤可以測量，用了濾波和一個線性的方程。
硬體部分主要焊接4個電阻應變片搭建一個全橋電路，然後經過放大器，將電壓信號放大，HX711擁有一個24位 AD 來採集電壓值，經過數字量與重量值得轉換（擬合方程） ，得到最終的真實重量值。
介紹一下電阻應變片，就是可以發生形變的電阻，電阻值改變電壓或者電流就可以改變。（圖一）
（圖一電阻應變片）
然後就是利用這個電阻應變片搭建電路來測受力後發生的形變數，那為什麼搭建全橋電路呢？
應變式感測器常用的測量電路有單臂電橋、差動半橋和差動全橋，其中差動全橋可提高電橋的靈敏度，消除電橋的非線性誤差，並可消除溫度誤差等共模干擾。
一般在測量中都使用4片應變片組成差動全橋，本設計所採用的感測器就是全橋測量電路。 橋式測量電路有四個電阻，其中任何一個都可以是電阻應變片電阻，電橋的一個對角線接入工作電壓U，另一個對角線位輸出電壓U0。當四個橋臂電阻達到相應關係時，電橋輸出為零，或則就有電壓輸出，可用靈敏檢流計來測量，所以電橋能夠精確地測量微小的電阻變化。應變電阻作為橋臂電阻接在電橋電路中。無壓力時，電橋平衡，輸出電壓為零；有壓力時，電橋的橋臂電阻值發生變化，電橋失去平衡。 全橋測量電路中，將受力性質相同的兩片應變片接入電橋對邊。其輸出靈敏度比半橋提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到了改善。
（圖2 放置位置）
（圖 3 全橋電路）
然後將採集信號放大，AD轉換，用了HX711.
HX711是一款專為高精度稱重感測器而設計的24位A/D轉換器晶元。 所有控制信號由管腳驅動， 輸入選擇開關可任意選取通道A或通道B，與其內部的低雜訊可編程放大器相連。通道A的可編程增益為128或64，通道B則為固定的64增益，用於系統參數檢測。晶元內提供的穩壓電源可以直接向外部感測器和晶元內的A/D轉換器提供電源，晶元內的時鐘振蕩器不需要任何外接部件.
(圖4 HX711)
然後對數據的處理採用了一種濾波方式，也算是自己改編的濾波方式，所謂濾波就是求平均值，讓數值穩定下來。採用了一種滑動濾波，先進先出的原則，數據比較平滑。
看這個演算法，先看看我以前的一道C語言題吧！
就是8個評委打分，去掉一個最低和一個最高分，其餘求平均值。aver = (sum - a[max]-a[min])/6
所以就採用了這種思想。然後將最後一個數組元素值賦值給前一個元素值。a[i]=a[i+1]
遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）
把連續取得的N個採樣值看成一個隊列，隊列的長度固定為N，
每次採樣到一個新數據放入隊尾，並扔掉原來隊首的一次數據（先進先出原則），
把隊列中的N個數據進行算術平均運算，獲得新的濾波結果。
N值的選取：流量，N=12；壓力，N=4；液面，N=4-12；溫度，N=1-4。
優點：
對周期性干擾有良好的抑製作用，平滑度高；
適用於高頻振蕩的系統。
缺點：
靈敏度低，對偶然出現的脈衝性干擾的抑製作用較差；
不易消除由於脈衝干擾所引起的採樣值偏差；
不適用於脈衝干擾比較嚴重的場合；
比較浪費RAM。
- while(1)
- {
- float filter_sum = 0;
- float sum =0 ;
- int i;
- sum = Read_HX711();
- sum = sum/1000;
- filter_buf[FILTER_N] = sum;
- for(i = 0; i < FILTER_N; i++)
- {
- filter_buf[i] = filter_buf[i + 1];
- if(filter_buf[i]>filter_buf[max])
- {
- max = i;
- }
- if(filter_buf[i]<filter_buf[min])
- {
- min = i;
- }
- filter_sum += filter_buf[i];
- }
- filter_sum = filter_sum - filter_buf[max] - filter_buf[min];
- sum = filter_sum / FILTER_N-2 ;
- http://www.cnblogs.com/xiaobo-Linux/ QQ463431476
最後是自己做一下擬合方程，將數字量轉成重量。
可以用matlab,我們不會就沒用。。。。(＞﹏＜)，，，
根據電阻應變片的形變數（數字量）與所放標準砝碼存在一定的線性比例關係。當未放任何物品時，電阻應變片的形變數字量為262.5,也就是形變數的漂移差值，然後根據50g、100g、150g所放砝碼產生的形變數的差值，得出一元一次方程並呈現上升的趨勢，所得線性方程為
sum = (sum*(50/16.3) -((2619*5)/16.3))。
做了濾波數據還是比較穩定的，就是6g左右誤差為1左右，50g以上誤差0.5以內。
設計照片留念：
可以交流喲~下麵留言吧~~~QQ463431476
