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定量灌装电子称重控制器的设计

发布时间:2021-01-22 11:47:20 |来源:网络转载

随着现代电子技术的飞速发展,物料包装技术水平得到了很大的提高,特别是电子称量控制器为散装物料的精确包装提供了技术依据。
1.体系的构成和特征。
该电子称重器主要由压力传感器,信号放大,A/D转换,液晶显示,键盘,MCU,遥控数据传输模块,打印输出接口等组成。该称重控制器采用51系列单片机89C52组成,其8KFLASH程序存储可满足电子称重控制器的基本功能要求。
该电源模块采用开关电源,将市电转换成12V、5V直流电源,用于传感器电源和电子秤控制器电源。
称量传感器采用悬臂式MBB系列称量传感器,额定输出功率3mV/V。称量传感器在电子称量设备上的应用通常可以采用1个称量传感器,或2~3个平行称量传感器,或者采用秤斗或夹袋装置,通过悬挂装置直接悬挂在悬臂称量传感器上,传感器将重量信号转换成微弱的毫伏电压信号传送给电子称量控制器。其基本工作流程是:
感应器→OP放大→A/D转换→MCU→显示器。
2.A/D转换。
在电子称重器的A/D转换部分,采用了双积分的A/D转换方法。对A/D双积分转换器的工作分为两个阶段:采样和比较。
在转换之前,逻辑控制电路将S3关闭计数器全部清零,C1积分电容放电至零,S3断开。当取样脉冲出现时,转换开始,模拟开关S1关闭,将输入信号Vin加到逆相积分器输入端,在固定时间T1向电容充电,使积分器U2A输出端电压从0开始升高(极性与Vin相反),同时启动计数器对时钟脉冲从0开始计数。达到预定时间T1时,计数器的计值值为N1,采样阶段结束。在这个时候,计数器放出一个溢出脉冲,使计数器保持零,电子开关S2根据Vin的极性,把与Vin极性相反的基准电压Vref加到逆相积分器输入端,积分器对Vref进行反向积分,它的输出端电压向零电平倾斜,同时计数器重新开始,进入比较阶段。在U2A输出端电压降至零时,U2B输出端发出关断信号,计数门闭合,此时计数器值为N2,对应时间间隔为T2。此时转换过程就结束了。
计数器记录的脉冲数N2代表测试时Uin电压在T1时的平均值,因此可以进行A/D转换。双积分型A/D转换器在T1时采集输入电压的均值,具有较强的抗工频干扰能力。变换过程中,正、反向两次积分采用相同的积分方法。所以在两次积分过程中,R、C和脉冲源等元件参数的变化对转换精度的影响可以忽略不计(通常在几十至几百毫秒之间)。
3.称量显示。
该电子称量控制器的显示部分不再使用先前的LED数码管显示,而是采用128*64的点阵液晶显示器,具有字符对比度调节功能,工作电压为5V。可8×4行16×16点阵列显示汉字,也可完成图形显示。为了节省费用,便于使用,汉字显示部分也没有采用自带汉字库的点阵液晶显示器,而是自制了100多个16*16的汉字点阵字模,每个汉字点阵都有32个字节;数字显示部分也有0~9的数字和52个大小写英文字母,同时还自制了多种图形符号,使用户在进行清点、称量、定标等操作时,更方便、快捷。建立全中文人机交互图形界面。利用89C52的P0口和点阵液晶的并口数据线进行数据通信;P1口控制液晶的片选、时钟脉冲,芯片实现可读写等功能。
4.远程数据传输
为了满足定量灌装电子称量设备使用厂家对每日产品包装数量等参数的统计,该控制器设计了一个功能模块,用于与厂家监控中心远程通信。
为使电子称量控制器的数据传输简单可靠,远程传输功能模块采用RS485实现。虽然89C52单片机的P3.0和P3.1分别用于UART的RXD和TXD串行通信,但由于RS232传输距离短,不适合定量灌装电子称量设备需要的远距离传输应用;因此在远距离传输中,采用UART的RXD和TXD来实现RS485的转换。完成远程数据传输。
芯片采用了SP485标准。这种芯片是半双工收发器,其数据传输速率可达5Mbps。芯片性能与RS-485的差分信号传输原理完全吻合。差分送送出的信号对外部干扰有很强的抗干扰能力;差分送出的信号是大小相等、极性相反的一对对称信号,差分送出的信号在PCB(印刷线路板)上排列成“密近平行线”;用电缆连接两个设备时,采用并行排线或双绞线。虽然在差分信号的传输过程中会遇到外界干扰信号,但由于两个差分信号线总是在一起,所以干扰信号通常会同时作用于两个信号线上,形成相互叠加的共模信号,它们在两个信号线上的相位也是相同的(共模信号是作用于差分信号线上的同一极性大小的一对信号,且经常受到外界干扰)。接收端的差分信号由差分放大器检测。微分放大器仅对两路输入信号间的差异进行放大,对两路输入信号共同对地电位不进行放大,即微分放大器仅对微分信号(有用信号)敏感,对共模信号(干扰信号)形成抑制。通过这种方式,差分传输的信号具有很强的抗干扰能力,特别适合中远距离或高速通信。该电子称量控制器采用RS485方式进行远程数据通信,其原因也在于此。
5.打印输出。
部分电子定量灌装设备使用厂家需要定期对生产班次、打包袋数等参数打印输出报表;本电子称重控制器为打印输出预留了接口;当需要打印时,可将微型打印机的数据线直接插入到电子称重控制器的9针RS232接口,通过选择LCD菜单中的打印菜单,按下确认键,打印输出所需数据。
软件采用C语言编程,可方便地进行修改和移植,最大限度地满足了不同用户对电子称重控制器功能的不同要求。
6.小结
实现了定量灌装电子称量控制器的传感器信号采集,A/D转换,液晶点阵显示,远程数据传输,打印输出等功能。配合机械结构,形成定量灌装的电子称量装置,可自动称量颗粒料、粉料,按预先设定的重量,自动包装。

 

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深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业,所生产的JY500系列称重显示控制器(包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等)高速高精度,使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验,在业内有良好的口碑,且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题,客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣,欢迎咨询。

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