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隨著稱重技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對稱重儀的測量精度和自動化程度提出了越來越高的要求。尤其在大型的工業(yè)稱重過程中，由于現(xiàn)場條件的限制，如果使用傳統(tǒng)的機械式或者機電組合式的稱重儀，不僅測量精度受到一定的限制，而且不能適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)多功能稱重的要求。

本文介紹了一種用于大型工業(yè)稱重系統(tǒng)的新型電子稱重儀。該儀器采用了單片機技術(shù)，不僅使電路設(shè)計簡單，便于調(diào)試和安裝，而且由于軟件編制的靈活性，還可以實現(xiàn)信號的自動采集、校正和處理。有效地提高了產(chǎn)品的測量精度，具有較高的可靠性和推廣性。

目前國外的許多工廠、煤礦已經(jīng)使用精度很高的電子稱重儀。在這一方面，美國、西歐一些國家處于領(lǐng)先地位。據(jù)資料證明，以色列elion工程公司生產(chǎn)的工業(yè)稱重系統(tǒng)也屬于典型的電子稱重儀。

我國電子稱重儀技術(shù)的發(fā)展是近幾年的事情。在70年代以前，工業(yè)稱重系統(tǒng)中機械式的稱重儀占很大的比例。70年代以后才開始出現(xiàn)電子稱重儀。如果在現(xiàn)有電子稱重儀的基礎(chǔ)上，應(yīng)用日趨成熟的微處理機軟硬件技術(shù)及數(shù)字處理信號技術(shù)，研究一種精度高、功能多的電子稱重儀，對現(xiàn)代化的自動生產(chǎn)將有重要的現(xiàn)實意義。

基于這種情況，由太原理工大學(xué)測試技術(shù)研究所研制開發(fā)了一種新型的電子稱重儀：ocs-xy型電子稱重儀。它是一種能實現(xiàn)如現(xiàn)場稱重、累加去皮、超限報警等多功能的高精度電子稱重儀。在該系統(tǒng)的設(shè)計過程中，由于單片機的應(yīng)用，使得許多費錢、費工的硬件軟件化，并且具有良好的可靠性和穩(wěn)定性。

1，系統(tǒng)的硬件組成

目前，現(xiàn)有的稱重儀存在著以下幾個問題：

① 抗干擾能力差。例如環(huán)境溫度、濕度、壓力等因素的影響，都可能導(dǎo)致荷重傳感器產(chǎn)生大的誤差，從而輸出異常數(shù)據(jù)。

② 精確度很難提高。由于原有的電子稱重儀只在硬件設(shè)計時進(jìn)行了誤差補償，因此要想進(jìn)一步提高精度是很困難的。

③ 輸出存在很大的非線性，重復(fù)性差。

④ 靈敏度不高。

基于以上提出的幾個問題，太原理工大學(xué)測試技術(shù)研究所在研制的ocs-xy型電子稱重儀時進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)。下文將介紹該電子稱重儀硬件系統(tǒng)以及在各個方面的改進(jìn)。

①剪切式傳感器

該電子稱重儀所使用的傳感器是一個粘貼在剪切s形工字梁上的粘貼式電阻應(yīng)變片。剪切式s形稱重傳感器具有對側(cè)向負(fù)荷力不敏感、外型小、安裝費用低等優(yōu)點。它的工作原理是當(dāng)應(yīng)變片所附著的工字梁產(chǎn)生形變時，引起應(yīng)變片敏感柵的電阻發(fā)生變化，通過測量電橋電路，可以將這個電阻變化轉(zhuǎn)換成與傳感器所受的力成正比的電壓輸出。通過對該傳感器進(jìn)行的有限元分析得出，粘貼應(yīng)變片的方向與工字梁的軸線方向呈45°夾角。而且為了防止在實際結(jié)構(gòu)中由于連接部分接觸應(yīng)力分布不均勻和干摩擦的影響，傳感器與被測物體之間采用柔性連接結(jié)構(gòu)。

應(yīng)變片對溫度的變化十分敏感，本文中的新型電子稱重儀在測量電橋電路中采取溫度補償片法，即全橋接法，使電橋電路兩相鄰臂由于溫度變化而引起的相對電阻變化相互抵消，就起到了溫度補償?shù)男?yīng)。經(jīng)過實驗證明，在溫度不斷變化的情況下，輸出基本可以保持不變。

②，測量和放大電路

電子稱重儀采用惠斯通電橋作為測量電路。它可以把電阻敏感元件的電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓變化信號。它的恒壓全橋電路可以起到溫度補償?shù)男?yīng)。

由于橋路輸出的雙端信號比較小，不能直接用于測量和輸出，因此選用了儀器放大器作為放大電路，它不僅能把差模小信號放大并仍把它轉(zhuǎn)換成雙端輸出信號，而且對共模信號具有較強的抑制能力。

③a/d轉(zhuǎn)換器和單片機

該電子稱重儀的a/d轉(zhuǎn)換器采用了max111芯片，這種芯片采用內(nèi)部自校準(zhǔn)電子技術(shù)，可實現(xiàn)14位a/d轉(zhuǎn)換，不需要附加外部元件。max111芯片的溫度漂移、滿量程誤差很小，并且對電源波動的抗干擾能力也很強。

該電子稱重儀系統(tǒng)采用的單片機是at89c2051。它是一種具有閃速可編程、可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能cmos 8位微處理器，該器件采用atmel高密度、非易失存儲器制造技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳兼容。

2軟件編程

該電子工業(yè)稱重儀的軟件主要以下面兩個目標(biāo)為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)：

①軟件設(shè)計提高精度，軟件流程圖略

由上述分析可知，該稱重儀在整個測量系統(tǒng)硬件的各級組成中都進(jìn)行了不同程度的處理，從而提高了整個稱重系統(tǒng)的測量精度。但是，由于硬件設(shè)計所受的限制和系統(tǒng)受到外界干擾的影響，在實際稱重過程中仍不可避免地產(chǎn)生一些誤差。其中包括系統(tǒng)誤差、隨機誤差和疏失誤差。因此在該稱重儀設(shè)計的過程中，經(jīng)過對系統(tǒng)測量結(jié)果的分析處理，編制軟件對整個系統(tǒng)進(jìn)行了補償和修正，從而使系統(tǒng)的精確度得到很大提高。

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