電子臺秤定量稱(chēng)重儀表的設計原理
隨著(zhù)電子技術(shù)和微電腦的快速發(fā)展，智能稱(chēng)重儀表在計量、定量稱(chēng)重等系統的應用越來(lái)越廣泛。本文介紹的智能型數字顯示稱(chēng)重儀表，采用嵌入式單片計算機，其顯著(zhù)特點(diǎn)是集高精度計量、在線(xiàn)通訊、在線(xiàn)修改參數、報警及實(shí)時(shí)顯示等于一身，定量稱(chēng)重儀表的大部分功能集成于一塊電路板上，儀器可靠性高、體積小，便于用戶(hù)安裝使用。系統采取了特殊的自診斷、保護和抗干擾措施，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
定量稱(chēng)重儀表主要技術(shù)參數及功能
l、量程：?jiǎn)挝籏g或g，zui大為99999Kg(或g)，量程自動(dòng)轉換，測量精度為±0．1％。
2、回差：量程的干分比，zui大為999。
3、報警上、下限：量程的干分比，zui多三位，共4路。
4、皮重：默認值為零，具體數值可由鍵盤(pán)或上位機輸入。
5、動(dòng)態(tài)補償方式：由鍵盤(pán)設置或由上位機指令補償。
6、顯示錯誤信息：如補償信息丟失、校秤信息丟失、皮重信息丟失、量程信息丟失、零點(diǎn)及滿(mǎn)標度信息丟失等。為適于定量包裝生產(chǎn)過(guò)程的稱(chēng)重，該儀器內置了一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的消除稱(chēng)重誤差的控制算法。由于稱(chēng)重系統主要由傳感器誤差、定量稱(chēng)重儀表誤差及干擾誤差組成，電子臺秤前兩種誤差是由系統硬件決定的，為系統所固有，而干擾誤差主要來(lái)自于稱(chēng)量體的振動(dòng)、喂料機構的慣性、料倉的壓力變化、物料流動(dòng)狀態(tài)的變化以及物料對稱(chēng)量體的沖擊、落差等。這些可稱(chēng)為稱(chēng)重過(guò)程中的干擾因素，是隨機的。該儀器采用預估補償值和修正控制值來(lái)跟蹤這些隨機干擾的變化，以此達到消除或盡可能減少干擾所引起的稱(chēng)重誤差的目的。其具體過(guò)程如下：
先求出誤差預估補償值：
N的取值既不能太大，也不能太小。若太大，會(huì )降低稱(chēng)重儀器對隨機干擾的跟蹤靈敏度，嚴重時(shí)甚至形成數據飽和現象，起不到及時(shí)跟蹤的目的：若太小，則受單次稱(chēng)重干擾的影響較大，容易造成后續稱(chēng)量中的虛假補償。因此，N的取值大小要由具體情況及試驗確定。
在求出稱(chēng)量誤差的平均值后，采用下面的修正公式來(lái)更改控制值：
式中，u(K+1)為第K+1次的控制值，d為e跟蹤范圍的上很。
上式中的修正算法表明，當]el>d時(shí)，控制系統的給定值需要新設定，以消除干擾的影響，使控制系統盡快趨于穩定，對精度要求不是很高的控制系統，d值可取設定值的5％。該預估補償算法無(wú)需建立系統的新的數學(xué)模型，算法簡(jiǎn)單且易于計算，能有效提高稱(chēng)重系統的控制性能。
與上位機的通信協(xié)議
該儀器在接入測控系統時(shí)，其通信網(wǎng)絡(luò )拓撲形式為上位機一點(diǎn)對下位機多點(diǎn)形式，電子臺秤因此作為下位機的該稱(chēng)重儀表必須有自己的站號，該站號可由用戶(hù)予以設置。此外，用戶(hù)還可以設置通信時(shí)的波特率。該定量稱(chēng)重儀表以ASCII碼數據形式與上位機進(jìn)行串行通訊，一臺上位機zui多可與256臺稱(chēng)重儀表通信，通信內容如下：
l、上位機向下位機
傳送數據長(cháng)度固定，共為30字節，其中導引碼2字節，分機站號2字節，分站1、2號通道設置參數種類(lèi)一致，分別為通道量程5字節(高位在前)，回差3字節，報警上限、下限各3字節，補償方式1字節(1表示下位機自動(dòng)補償，0表示上位機指令補償)，異或值校驗字2字節。
2、下位機往上位機
傳送的數據長(cháng)度固定，共為16字節，其中導引碼2字節，分機站號2字節，數據12字節，即每通道6字節，具體為顯示值5字節，數據性質(zhì)說(shuō)明1字節(如凈重、毛重數據等)，異或值校驗2字節。
該定量稱(chēng)重儀表采用嵌入式計算機及其外圍接口電路技術(shù)，既可單機使用也可作為下位機方便入網(wǎng)，組成功能更為齊全的測控系統。通過(guò)合理的軟硬件優(yōu)化和集成，該稱(chēng)重儀表具有較高的性能價(jià)格比。經(jīng)現場(chǎng)使用，實(shí)際運行表明，該稱(chēng)重儀表參數設置方便，顯示清晰，電子臺秤具有較強的穩定性及抗干擾能力，使用方便，儀器的精度較高，具有一定的推廣價(jià)值。
稱(chēng)重儀表硬件設計原理
該定量稱(chēng)重儀表可同時(shí)接入二路拉壓傳感器輸入信號，并可為電子臺秤傳感器提供橋路電壓，A／D采用∑—— △型高精度模數轉換器，單片機采用內置8KFlashRAM的AT89C52，由于不需外擴程序儲存器，可有效減小線(xiàn)路板面積，提高工作穩定性。采用E2PROM 型的X5045作為數據存儲器，存儲工作過(guò)程中所需的某些參數。鍵盤(pán)用于參數的設置，本設計采用4個(gè)薄膜按鍵，通過(guò)鍵值組合及顯示提示，可完成多組參數的鍵入及多組信息的顯示，如波特率設置、稱(chēng)量的皮重顯示等。顯示為雙6位LED，其中第l位為毛、凈重或動(dòng)態(tài)補償狀態(tài)指示，后5位為稱(chēng)重值。通訊接口采用RS一485方式，其有效運傳距離為1200米，便于現場(chǎng)組成測控系統。在儀表的后置面板上，安裝了20個(gè)接線(xiàn)端子，分別用于拉壓傳感器工作電源的輸出、儀表交流電源的輸入及稱(chēng)重上、下限報警的輸出。為方便用戶(hù)的使用，所有報警輸出均采用繼電器觸點(diǎn)形式。中的D／A轉換用于有計量控制系統時(shí)的控制系統的給定。
電子臺秤定量稱(chēng)重儀表的設計原理
