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電子包裝秤動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)控制部分設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞:定量包裝秤,動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  電子包裝秤動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)控制部分設(shè)計(jì),電子包裝秤動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)中的控制部分是協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)有序工作的大腦。控制器 CPU 采集來自稱重傳感器的信號(hào), 接收人工鍵盤或異地遠(yuǎn)程指令,監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài), 產(chǎn)生氣動(dòng)閥門的控制信號(hào), 在顯示器上輸出系統(tǒng)的狀態(tài)信息。

  在控制器的設(shè)計(jì)中,應(yīng)關(guān)注的主要問題有以下幾個(gè)方面:

  (1 )輸入輸出信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系,這主要由控制器軟件來體現(xiàn);

  (2 ) 在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下工作的可靠性問題。在化肥廠空氣中存有大量的腐蝕性氣體, 對控制器電路板需要進(jìn)行密封與散熱;

  (3 )硬件電路參數(shù)對動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量精度的影響。 控制器中傳感器及其后的放大調(diào)理電路、 A/D 的參數(shù)、 CPU的性能對系統(tǒng)精度影響較大。 控制器設(shè)計(jì)中我們首先選定的是高性能的 ATmega128 單片機(jī), 其帶有豐富的I/O接口以及內(nèi)部資源, 工作于 16MHz時(shí)性能高達(dá) 16MIPS, 特別的是 ATmega128 帶有性價(jià)比很高的 A/D 轉(zhuǎn)換器, 它具有 10 位精度,轉(zhuǎn)換時(shí)間為(13~260) μs, 0.5LSB的非線性度, (±2 )LSB的絕對精度, 最高分辨率時(shí)采樣率高達(dá)15kSPS [6] 。對于 10 位的 A/D, 在最大量程為 50Kg 的情況下, 其最小分度值為 48.8g, 遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的精度要求,可見是滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

  另外 A/D 轉(zhuǎn)換速度是否能滿足連續(xù)的高速轉(zhuǎn)換,這里我們在參考 ATmega128 手冊下知道: 在最高精度的要求下, ADC 的工作頻率可以最高達(dá) 200kHz,而正常單端連續(xù)轉(zhuǎn)換的一次時(shí)間是14.5個(gè)ADC周期,那么可以計(jì)算出來一次的轉(zhuǎn)換時(shí)間是: 14.5/200kHz =75μs, 可見轉(zhuǎn)換速度是夠的。對 AD 的采樣速率來說, 通過試驗(yàn)可以知道物料動(dòng)態(tài)稱重中信號(hào)的頻譜成份主要集中在小于10Hz 的低頻范圍,而 ATmega128 的 ADC 最高分辨率時(shí)采樣率高達(dá) 15 Ksps, 可見也是完全滿足要求的。

  稱重傳感器我們選擇梅特勒-托利多的單點(diǎn)彎曲梁式傳感器IL-250,最大量程重量是 250Kg,在 12V 激勵(lì)電源下輸出范圍是:(0.2~27 ) mV。使用中,為降低傳感器自身非線性的影響, 采用精密砝碼進(jìn)行標(biāo)定,并將標(biāo)定值存于控制器中。定量包裝秤的工作范圍為 (20~50 ) Kg, 那么最好的情況是滿量程的情況下進(jìn)入 ADC的電壓值可以逼近參考電壓但是小于參考電壓, 而在零點(diǎn)時(shí)候的電壓最好就是傳感器在無料狀態(tài)下的輸出電壓。 通過測試得到傳感器在 50 Kg 下的輸出電壓為 14mV 左右為此必須對傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大, 為了使系統(tǒng)可以達(dá)到我們的設(shè)計(jì)目標(biāo), 這里我們的放大倍數(shù)選擇為 350 倍。


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