基于AD8421的地磅称重传感器信号调理设计
地磅称重传感器采用全密封焊接，防油、防水、防一般腐蚀性气体，具有精度高、大力值、抗偏载及一定温度范围内的温度补偿，广泛用于地磅、轨道衡等各类电子称重设备。同时AD8421具有高増益、低噪声、増益温漂小及共模抑制比极高等特性，因此，我司研制的称台式动态地磅项目上采用了AD8421对称重传感器信号进行调理的设计方案。
目前，地磅称重传感器基本采用惠斯通电桥电阻应变式，主要由 三部分组成，即惠斯通电桥电阻应变网络、弹性体和温度补偿电路， 该类型的称重传感器具有大力值、抗偏载、组合压头具有自动复位 和调心功能、精度高、功耗低、全密封等优点，适用于各类恶劣环 境，是地磅、轨道衡、轴重秤、地上衡、仓储秤等的生产中常用 到的一种传感器。
AD8421是一款低成本、低功耗、极低噪声、超低偏置电流 的高速仪表放大器，特别适合各种信号调理和数据采集应用，具有 极高的共模抑制比（CMRR),可以在宽温度范围内提取淹没在高频 共模噪声中的低电平信号。该芯片广泛应用于精密数据采集系统中。
1.整体设计
本设计主要分为电源设计、信号调理设计两个部分。电源设 计部分主要有电源滤波、电源转换等内容；信号调理设计部分主要 有微小信号滤波、信号放大、输出阻抗匹配等内容。
2.电源设计
由于地磅称重传感器灵敏度很高以及信号精度及放大要求高，因 此对电源的要求因此也很高，要求纹波、噪音、温度漂移等指标 都很高。在本设计中输入采用LC滤波，滤除电源输入的干扰， 电源转换芯片采用高精度、低噪音、低温漂的线性电源芯片U1 (LM1804 ),线路图如图1所示。
D1主要防止电源输入正负连接方向；L1和C1、L2和C6、 L3和C7组成低通网络，滤除电源干扰杂波；C3、C5、C8、CH 组成旁路电容。整个电路给后端用电网络提供传感器激励电源 + EXC,放电电路正电源VCC及放大负电源VCC-5。
3.信号调理设计
地磅称重传感器灵敏度很高，一般为2mV/V ,输出信号很微弱, 并且传输线比较长，一般在12米~18米，或许更长，这样带来 的干扰较大，因此在信号调理上，需要进行多级滤波及放大，及输 出阻抗匹配，满足后端AD采样。信号调理图如图2所示。
本电路设计信号放大前采用X2Y电容经过了二级低通滤波, 有效抑制称重传感器输出的高频噪音的干扰，信号经过放大后通过
二级RC低通滤波以及阻抗匹配 网络，输送给后端AD采集。
AD8421通过R3电阻调 节放大倍数，本案中R3选择了 20.2欧姆，将称重传感器微弱的信号0~10mv放大到AD采 集范围0~5V,放大倍数G为： G = 1 + 9900/.R3 ≈491
4.后端采样介绍
我司后端采用16位AD进 行采样，称重传感器满量程为4 0吨，因此AD采样每位值等效重量t为：
t=满量程/ (满量程输出G/AD采样范围*采样精度） =40000/( 10*491/5000*216 0.62Kg
5.结论
通过对电源和信号的优化设计，地磅称重传感器信号经过放大采样， 以及软件滤波后，称量波动能有效控制在1Kg左右，满量程称量 误差不超过5Kg的要求，成功应用于公司称台式动态地磅上。
