專利名稱：晶體諧振式小型數顯電子秤的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及稱量技術中的以應用可產生彈性形變的元件為特征的稱量儀器，具體地說，其中的稱量部件是當稱量時處于受壓力或張力作用的具有壓電性質的固體形式。
電子秤是應用電子技術的一種衡器，現行的商用電子衡器基本由以下部分組成秤體、稱重傳感器、信號處理電路、電源等。其中的稱重傳感器基本上都采用電阻應變式傳感器，配以剪切梁式結構；信號處理電路以電橋為基本電路，通過A/D變換器，轉換成數字信號，再進行校正、處理和顯示。這些現有的采用電阻應變式傳感器的電子秤，因傳感器的體積大，配套電路耗電多，自身重量大，使用不便，更難以做成便攜式產品。
本發(fā)明的目的是提供一種體積小、重量輕、耗電低、使用方便的晶體諧振式小型數顯電子秤。
本發(fā)明的技術解決方案是一種晶體諧振式小型數顯電子秤，有秤體，秤體上有鍵盤，其與現有技術的不同之處在于秤體中有一個壓電石英晶體片力傳感器，壓電石英晶體片力傳感器與主振蕩器相連，一個參考振蕩器與主振蕩器共同接混頻器，混頻器輸出接一個低通濾波器，低通濾波器再與一個單片微控制器相連，前述鍵盤也與單片微控制器相接，單片微控制器還接有數字顯示器，一個電源與上述各電路相接。
本發(fā)明中所述的數字顯示器采用LCD液晶顯示器。當然，也可以采用其他合適的數字顯示器。但以液晶的為佳，因為其有省電、耐用等優(yōu)點。
本發(fā)明中所述的參考振蕩器接有與前述壓電石英晶體片力傳感器中的石英晶體片相同類型和溫度特征的石英晶體片。
本發(fā)明中所述的單片微控制器還接有溫度檢測元件。所述溫度檢測元件采用熱敏電阻與另一個電阻分壓接單片微控制器的結構形式。當然，也可以采用其他合適的可進行溫度補償、檢測的元件及合適的結構形式。
本發(fā)明中所述的單片微控制器還接有靈敏度設置開關。當然，也可以采用其他合適的可根據力傳感元件的離散性對秤的靈敏度進行調整的結構形式。
本發(fā)明的優(yōu)點是由于采用了壓電石英晶體片作為力傳感元件及采用了單片微控制器技術，使電子秤的體積減小、耗電降低，從晶振傳感振蕩器到差頻輸出的信號送至單片微控制器接口，耗電為6mW(3V、2mA)左右，而現有的應變電阻傳感器、檢測電橋、A/D等電路，耗電通常為300mW(10V、30mA)，功耗只有原為的1/50。另外由于采用了相同類型的參考晶體和力傳感晶體，使零點漂移在0.3個分度以內，使用溫度檢測補償應變靈敏度的溫度系數，使由于應變靈敏度引起的測量漂移小于0.5個分度(-10—40℃)。稱量的精確度極高。由于采用了單片微控制器，在稱量的基礎上還增加了計算和溫度測量顯示等功能，功能增多增強。由于結構上的小巧，可十分方便地制成便攜式，方便了使用。當然，本發(fā)明也可以制成臺式等秤。
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明

圖1為本發(fā)明的一種諧振式小型數顯電子秤的原理框圖。
圖2為本發(fā)明中可采用的電路中的單片機部分的電原理圖。
圖3為本發(fā)明可采用電路中的傳感電路部分的電原理圖。
圖4為本發(fā)明可采用傳感機構的結構示意圖。
附圖描述了本發(fā)明的工作原理。在秤體中有一個壓電石英晶體片力傳感器CRY2，其中的壓電石英晶體片作為承力敏感元件，當通過力的承載機構將力傳遞至上述壓電石英晶體片時，晶體振蕩器的諧振頻率將發(fā)生變化，頻率的變化值與力的量值成較準確的正比關系。壓電石英晶體片力傳感器CRY2與主振蕩器3相連，產生振蕩輸出連接至混頻器5，另有一個參考晶體CRY1與參考振蕩器4相連，其產生的振蕩輸出連接至混頻器5的另一個輸入端，參考晶體CRY1采用與前述壓電石英晶體片力傳感器CRY2中相同類型和溫度特性的壓電石英晶體片，以克服溫度引起頻差變化而造成秤的零點漂移?；祛l器5的輸出經低通濾波器6濾波輸出，取出力傳感晶振頻率f0與參考晶振頻率f1的差頻(f0—f1)，再送單片微控制器U1進行頻率測量，根據頻率變化值與力的量值的準確對應關系得出稱量值，并經與之相連的LCD液晶顯示器顯示出即時稱量值。
本發(fā)明中還使用一只熱敏電阻RTC對溫度進行檢測，由于熱敏電阻RTC的阻值，隨著溫度的變化而變化，熱敏電阻RTC與另一電阻R21的分壓值送至單片微控制器U1的A/D輸入端作溫度值的數字檢測，一方面可直接用以檢測溫度，并可由前述LCD液晶顯示器顯示出來，另一方面，根據檢測到的溫度值對力傳感元件的力靈敏度系數作溫度補償。
為了在生產中能方便地根據傳感元件參數的離散性對秤的靈敏度進行調整，采用了數字設定方法，加上了一個靈敏度設置開關11，即對單片微控制器U1的輸入端口進行電平設置，單片微控制器U1根據端口輸入的二進制碼值，決定其靈敏度值，保證秤的準確性，同時也防止用戶私自調整靈敏度。
本發(fā)明中還加有鍵盤8，以進行計算輸入，起到計算器的功用。當然，在合適情況下，作為另一種實施方式，可不采用該鍵盤。但必然缺少一個常用功能，性能上會受到影響。
本發(fā)明由于耗電小，可采用干電池作電源，當然，要加上穩(wěn)壓等電路，構成電源電路13，以便單片微控制器等能得到穩(wěn)定精確的電能供給。作為另一種實施方式，也可換上或再加上市電供電電路。以盡可能地延長干電池的使用壽命及方便靈活地使用。
圖2描述了本發(fā)明中可采用的電路中的單片機部分的具體電路。其中的U1為具有直接驅動LCD能力的單片微控制器(如L1)，其有A/D轉換功能，對電路各部件進行相應的操作。單片微控制器U1的顯示驅動端口與LCD顯示器(LCD4＊16)連接，實現7位顯示驅動。鍵盤的按鍵輸入采用動態(tài)掃描方式，PA0—PA2、PD2、PD3為掃描輸出線，PA3—PA7為掃描輸入線。電阻R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15與微控制器的端口B相連，對單片微控制器的輸入端口進行電平設置，單片微控制器根據端口輸入的值，決定其靈敏度值，以保證秤的準確度。熱敏電阻RTC的阻值隨溫度變化而變化，熱敏電阻RTC與電阻R21的分壓值送單片微控制器的A/D輸人端口作溫度值的數字檢測。上述電路中還包括壓電石英晶體片CRY1、電容C1、C2、C4、C5、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R16、R7、R17、R18、R19、R20等元件。
圖3描述了本發(fā)明中可采用的電路中的傳感電路部分的具體電路。其中壓電石英晶體片CRY2與電容C33、C34、電阻R32、R36組成主振蕩電路，其產生的振蕩輸出連接至集成電路U32(CD4011)組成的混頻器的輸入端，壓電石英晶體片CRY1與電容C31、C32、電阻R31、R33組成參考振蕩電路，其輸出連接至混頻器的另一個輸入端，混頻器的輸出經電阻R33、R34、電容C35、C36組成的低通濾波器輸出后、再由集成電路U31(CD4069)倒相器輸出送前述單片微控制器進行頻率測量。上述電路中還包括電容C37、C38、C39、電阻R37、R38、R39、R40、R41、干電池B1、二極管D31、D32等元件。
本發(fā)明中的電源采用干電池作電源，加上電阻R38及二極管D31、D32兩個穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓電路，以使單片微控制器等能得到穩(wěn)定的電能供給。
圖4描述了本發(fā)明可采用傳感機構。其有一個絕緣材料制成的支承梁41、支承梁41被一條縫隙42分成上下兩部分(當然，合適情況下也可為左右兩部分)，但上下兩部分在一端仍是相連的；在不相連的另一端有一個壓電石英晶體片腔43，腔43中裝有壓電石英晶體片CRY2，壓電石英晶體片CRY2上有連接線與其相關元件相連；一根承力桿44的一端固定于支承梁41的上面一部分上，并穿過包括前述縫隙42在內的支承梁的上下兩部分，承力桿44下端通過傳力件45接有秤鉤46。在實際使用時，在秤鉤46上重物作用下，承力桿44將支承梁41的上下兩部分拉緊，使得壓電石英晶體片CRY2受力產生傳感信號，并通過單片微控制器等得出稱量數據。
本發(fā)明如果制成臺秤等形式時，秤鉤等可以合適的傳力和承力結構所替代，以適應相應的秤的整體結構形式。
權利要求
1.一種晶體諧振式小型數顯電子秤，有秤體，秤體上有鍵盤，其特征在于秤體中有一個壓電石英晶體片力傳感器，壓電石英晶體片力傳感器與主振蕩器相連，一個參考振蕩器與主振蕩器共同接混頻器，混頻器輸出接一個低通濾波器，低通濾波器再與一個單片微控制器相連，前述鍵盤也與單片微控制器相接，單片微控制器還接有數字顯示器，一個電源與上述各電路相接。
2.根據權利要求1所述的晶體諧振式小型數顯電子秤，其特征在于所述數字顯示器采用LCD液晶顯示器。
3.根據權利要求1或2所述的晶體諧振式小型數顯電子秤，其特征在于所述參考振蕩器接有與前述壓電石英晶體片力傳感器中的石英晶體片相同類型和溫度特征的石英晶體片。
4.根據權利要求1或2所述的晶體諧振式小型數顯電子秤，其特征在于所述單片微控制器還接有溫度檢測元件。
5.根據權利要求4所述的晶體諧振式小型數顯電子秤，其特征在于所述溫度檢測元件采用熱敏電阻與另一個電阻分壓接單片微控制器的結構。
6.根據權利要求1或2所述的晶體諧振式小型數顯電子秤，其特征在于所述單片微控制器還接有靈敏度設置開關。
7.根據權利要求1或2所述的晶體諧振式小型數顯電子秤，其特征在于所述電源采用干電池供電電路。
8.根據權利要求1或2所述的晶體諧振式小型數顯電子秤，其特征在于所述傳感器中有一個絕緣材料制作的支承梁，支承梁被一縫隙分成上下兩部分，但上下兩部分在一端仍相連；在另一端有一個壓電石英晶體片腔，腔中裝有壓電石英晶體片，壓電石英晶體片有連接線；一根承力桿的一端固定于支承梁的上面一部分上，并穿過包括前述縫隙在內的支承梁的上下兩部分，承力桿下端接有秤鉤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種晶體諧振式小型數顯電子秤，有秤體，秤體上有鍵盤，其與現有技術的不同點秤體中有一個壓電石英晶體片力傳感器，壓電石英晶體力傳感器與主振蕩器相連，一個參考振蕩器與主振蕩器共同接混頻器，混頻器輸出接一個低通濾波器，低通濾波器再與一個單片微控制器相連，前述鍵盤也與單片微控制器相接，單片微控制器還接有數字顯示器，一個電源與上述各電路相接。優(yōu)點體積小、耗電低、功能多，使用方便，稱量精確。
文檔編號G01G3/13GK1115846SQ95111139
公開日1996年1月31日 申請日期1995年7月27日 優(yōu)先權日1995年5月2日
發(fā)明者武漢美 申請人:武漢美