介紹基于恒流源激勵(lì)的遠(yuǎn)距離高精度電子秤，這種電子秤克服了基于恒壓源激勵(lì)的電子秤在遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)時(shí)，信號(hào) 不穩(wěn)定而造成的精度下降問(wèn)題，同時(shí)實(shí)踐證明基于恒流源激勵(lì)的電子秤在溫度系數(shù)上也低于基于恒壓源的電子秤。

1.恒壓源激勵(lì)的應(yīng)變橋在長(zhǎng)距離傳輸信號(hào)時(shí)的不足

如圖1所示應(yīng)變橋的等效模型。其中，R1 R2 R3 R4為應(yīng)變片，Rs Rp是調(diào)零和補(bǔ)償電阻。假設(shè)由 激勵(lì)源到橋路的導(dǎo)線電阻為R當(dāng)釆用5V供電時(shí)，對(duì) 0.4歐姆犯時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大約11mV的壓降，這使應(yīng)變橋的激勵(lì) 電壓產(chǎn)生了較大的誤差。當(dāng)稱重范圍較大時(shí)，橋路電 流值有較大的變化，影響了測(cè)量精度。更為嚴(yán)重的是， 當(dāng)供橋電源導(dǎo)線附近存在較強(qiáng)電磁場(chǎng)時(shí)，帶來(lái)的串模 干擾將嚴(yán)重影響測(cè)量精度。

2.基于恒流源激勵(lì)的分析

由于激勵(lì)導(dǎo)線的電阻R基本上對(duì)恒流源沒(méi)有影 響，所以從導(dǎo)線損失電壓的角度說(shuō)，基本上沒(méi)有線損， 這一點(diǎn)是難能可貴的。同時(shí)由于串模干擾與電流源串 聯(lián)，這樣串模干擾基本上對(duì)供橋的恒定電壓不產(chǎn)生影 響，由此可見(jiàn)，恒流源的優(yōu)越性高于恒壓源。

恒流源的設(shè)計(jì)方案主要有如下幾種：

（1）基于負(fù)反饋的方式

圖2中，設(shè)基準(zhǔn)源（LT1019)電壓基準(zhǔn)為Fref = 2 500V，精密電阻為R = 200歐姆，運(yùn)算放大器為精密放 大器（OPA277)這樣流過(guò)橋路的電流為/。=Vref R = 12.5mA。由于R為精密電阻，溫度系數(shù)小于<100X 10-6/C所以這個(gè)恒流源具有足夠的精度。當(dāng)某種原 因，恒流源Io ↓則V- ↑而基準(zhǔn)源具有很高的穩(wěn)定 性，可以認(rèn)為其值不變化，于是△ U↑，Io ↑t，使輸出恒 流源基本穩(wěn)定。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在較大范圍內(nèi) 調(diào)整恒流源，負(fù)反饋使輸出相對(duì)穩(wěn)定；夬點(diǎn)是對(duì)電阻R 的精密要求很高，同時(shí)要求一個(gè)低噪音低失調(diào)的精密 放大器，一個(gè)初始精度高，低溫漂的電壓基準(zhǔn)，增加了 產(chǎn)品的成本。

(2)基于專用芯片

目前，有很多專用芯片可以提供精度合乎要求的 恒流源，如TI的ADS1218和一些 信號(hào)調(diào)理芯片。它們的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單;然 而專用芯片提供的恒流源的輸出比釆用負(fù)反饋的輸出 要小，當(dāng)產(chǎn)生高于10mA的恒流時(shí)，一般需要外加精密 電阻同時(shí)調(diào)節(jié)上限一般不超過(guò)20mA如果出干印制電路板（PCB)體積和電路穩(wěn)定性及調(diào)試方便的考 慮，選擇這樣的專用芯片不失為一種好方法。

3.系統(tǒng)組成

利用恒流源作為激勵(lì)的稱重系統(tǒng)電路構(gòu)成框圖如 圖3所示。

恒流源激勵(lì)作用到橋路上后，橋路產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng) 的輸出信號(hào)，這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波后，送給AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn) 換結(jié)果由單片機(jī)讀取，再由單片機(jī)送到外設(shè)中（如 LED LCD )同時(shí)也從外設(shè)中（如鍵盤(pán)）讀取相應(yīng)的用戶信息。

4.參數(shù)對(duì)比

(1)分辨率

(測(cè)試條件:傳輸導(dǎo)線長(zhǎng)為4m室溫為18°C，傳感 器稱重量程為60kg)

(2)溫度系數(shù)

(測(cè)試條件:砝碼質(zhì)量為10 000kg導(dǎo)線傳輸距離 1m，測(cè)量10次取平均值）

從表2表3可以看出，對(duì)于變化的溫度而言，基 于恒流源方式的測(cè)量結(jié)果更具有穩(wěn)定性。

5.小結(jié)

本文介紹了一種基于恒流源激勵(lì)的稱重測(cè)量方 法，該方法可以較好的解決長(zhǎng)距離傳輸時(shí)電子秤的測(cè) 量精度下降問(wèn)題，同時(shí)根據(jù)這種方法設(shè)計(jì)的電子秤具 有較小的溫漂特性。