基于恒流源激勵的遠距離高精度電子秤
介紹基于恒流源激勵的遠距離高精度電子秤，這種電子秤克服了基于恒壓源激勵的電子秤在遠距離傳輸信號時，信號 不穩定而造成的精度下降問題，同時實踐證明基于恒流源激勵的電子秤在溫度系數上也低于基于恒壓源的電子秤。
1.恒壓源激勵的應變橋在長距離傳輸信號時的不足
如圖1所示應變橋的等效模型。其中，R1 R2 R3 R4為應變片，Rs Rp是調零和補償電阻。假設由 激勵源到橋路的導線電阻為R當釆用5V供電時，對 0.4歐姆犯時，會產生大約11mV的壓降，這使應變橋的激勵 電壓產生了較大的誤差。當稱重范圍較大時，橋路電 流值有較大的變化，影響了測量精度。更為嚴重的是， 當供橋電源導線附近存在較強電磁場時，帶來的串模 干擾將嚴重影響測量精度。
2.基于恒流源激勵的分析
由于激勵導線的電阻R基本上對恒流源沒有影 響，所以從導線損失電壓的角度說，基本上沒有線損， 這一點是難能可貴的。同時由于串模干擾與電流源串 聯，這樣串模干擾基本上對供橋的恒定電壓不產生影 響，由此可見，恒流源的優越性高于恒壓源。
恒流源的設計方案主要有如下幾種：
（1）基于負反饋的方式
圖2中，設基準源（LT1019)電壓基準為Fref = 2 500V，精密電阻為R = 200歐姆，運算放大器為精密放 大器（OPA277)這樣流過橋路的電流為/。=Vref R = 12.5mA。由于R為精密電阻，溫度系數小于<100X 10-6/C所以這個恒流源具有足夠的精度。當某種原 因，恒流源Io ↓則V- ↑而基準源具有很高的穩定 性，可以認為其值不變化，于是△ U↑，Io ↑t，使輸出恒 流源基本穩定。這種方法的優點是可以在較大范圍內 調整恒流源，負反饋使輸出相對穩定；夬點是對電阻R 的精密要求很高，同時要求一個低噪音低失調的精密 放大器，一個初始精度高，低溫漂的電壓基準，增加了 產品的成本。
(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 信號調理芯片。它們的優點是使用方便，設計簡單;然 而專用芯片提供的恒流源的輸出比釆用負反饋的輸出 要小，當產生高于10mA的恒流時，一般需要外加精密 電阻同時調節上限一般不超過20mA如果出干印制電路板（PCB)體積和電路穩定性及調試方便的考 慮，選擇這樣的專用芯片不失為一種好方法。
3.系統組成
利用恒流源作為激勵的稱重系統電路構成框圖如 圖3所示。
恒流源激勵作用到橋路上后，橋路產生一個相應 的輸出信號，這個信號經過濾波后，送給AD轉換，轉 換結果由單片機讀取，再由單片機送到外設中（如 LED LCD )同時也從外設中（如鍵盤）讀取相應的用戶信息。
4.參數對比
(1)分辨率
(測試條件:傳輸導線長為4m室溫為18°C，傳感 器稱重量程為60kg)
(2)溫度系數
(測試條件:砝碼質量為10 000kg導線傳輸距離 1m，測量10次取平均值）
從表2表3可以看出，對于變化的溫度而言，基 于恒流源方式的測量結果更具有穩定性。
5.小結
本文介紹了一種基于恒流源激勵的稱重測量方 法，該方法可以較好的解決長距離傳輸時電子秤的測 量精度下降問題，同時根據這種方法設計的電子秤具 有較小的溫漂特性。
