DOC《新型分布式电子皮带秤的设计》

1、N2……Nk分别为K个秤体传感器信号的采样值,V为皮带速度,N

10、N20……Nk0分别为空皮带运转时K个秤体传感器信号的采样值. 将物料流量累计值的理论计算公式进行变化,得如下结果: 式(2) 其中,W为当前累计值,K为流量系数, Qi为累计时间内各个周期的物料流量,Qn为当前的物料流量, W0为之前的累计值,T为计算周期. 本文采用W=W0+QT的分段累积的计算方式(Q为当前物料流量),也就是每完成一次瞬时物料流量的计算,就进行该周期的物料量计算,并叠加到原有的累计值中,这种算法不仅编程简单而且容易实现,特别适合于要求多个时段累计(如班累计、日累计、月累计、年累计等)的场合. 新型分布式电子皮带秤系统设计 (1)系统结构设计 新型分布式电子皮带秤系统结构如图1所示,由称体、前置放大器、系统电路、键盘、LCD显示器等组成,系统对各称重传感器独立进行信号放大调理、A/D转换、独立标定,然后由CPU进行计算. 图1 分布式电子皮带秤系统结构图 Fig.1 System structure drawing of distributed electronic belt scale (2)传感器的选择 分布式电子皮带秤的称重传感器采用悬臂梁电阻应变式称重传感器,其结构简单、紧凑,灵敏度高,易安装,通用性强.整个分布式电子皮带秤系统由多组悬浮式单托辊秤体组成,每个秤体单独连接前置放大器,然后引线与主机的A/D端口连接.称重传感器将压力信号转换成了电压(mV)信号,输出电压的范围根据传感器的激励电源而定[1]. 测速装置采用滚轮位移式传感器,利用皮带和该装置滚轮的的摩擦力来驱动滚轮转动,并产生一系列电脉冲信号.这种测量方法具有传感器结构简单、可靠、测量精度高的特点,是目前常用的方法.滚轮位移式传感器首先把滚轮转速的变化转换成光信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号,从而输出脉冲.滚轮转动的同时发出一系列脉冲,每个脉冲代表皮带行程的一个单位,脉冲的频率正比于皮带速度[2]. 其他 系统由若干分布式称重单元构成,每组称重单元在现场均匀分布,所接计量点数量的多少,可根据称重要求及现场皮带的长度及安装条件情况而定[3].采用分布式多路计量的方法,不仅可有效提高系统的抗干扰力,还可以提高监控、测量的范围.每组监测节点输出之间互不影响,可实现称重信号互补,获得被测重量值一致性描述.信号前置放大单元对每一路信号进行单独放大和调理,独立完成数据采集和预处理任务,并不断地向监控主机输送称重信 号.主机进行多通道高速巡回监测并计算出各路传感器的重量偏差值,根据偏差值进行自动修正,调整到合适的工作状态. 当某一通讯通道受干扰、或故障发生传输数据错误时,系统给出提示,并能够保证其他线路的监测继续正常运行.在称重过程中也可以中断某个通道的重量采集而不影响其它通道正常工作.每路通道采样数据能够断电保存.

3 主机系统的设计 (1)电路设计 系统电路选用ATmega128芯片作为核心,主要实现流量计算、累积量计算、显示、操作和信号输出等功能.系统电路主要包括:电源电路,键盘、显示接口电路,称重传感器运算放大电路,测速通道,A/D转换电路,复位电路,外围电路的设计主要是从它的稳定性、抑制零点漂移、过流过压保护、降低噪声以及干扰源隔离等方面考虑[4].分布式电子皮带秤主机电路原理图如图2所示: 图2 主机电路原理图 Fig.2 Schematic circuit diagram 电路原理图说明:采用具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟芯片DS1302进行系统日期和时间的获取.采用256K位非易失性存储器FM24C256芯片存储流量历史数据.选用8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器74HC