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              一種電阻應變式稱重變送器設計

              發布時間:2019-11-07 08:57:18 |來源:

              0.引言

                   稱量在工、農業生產等領域生產、流通、銷售、質量控制、分級等環節都起到非常重要的作用.通常的做法是將稱重傳感器直接連接到稱重儀表或者控制系統中。由于傳感器信號比較微弱,且環境條件通常比較惡劣,儀表必須就近安裝,以避免長線傳輸引起的衰減和干擾:而且不同稱重條件下所用的傳感器的量程和特性不同,所以傳感器和稱重儀表大多配套使用。稱重系統中的模塊化設計.使傳感器信號數字化,可以在一定程度上解決上述兩個問題。本文在分析、調研的基礎上,設計了一種基于電

              阻應變式傳感器的稱重變送器.通過RS232接口方式將重量以數字方式實現遠距離傳輸,也方便利用其做二次儀表的開發。

               

              1.工作原理

                   電阻應變式傳感器以電阻應變計為傳感元件.以惠更斯電橋作為測量電路。它的優點是測量精度高、測量范圍廣、性能穩定可靠;結構簡單、便于集成化:頻響特性好,環境因素適應能力強等。因此廣泛應用在稱重系統中。在電阻應變式稱重傳感器中,R。R:,R。R,4個應變片電阻組成的橋式測量電路如圖1所示。E為激勵電壓,v。為傳感器的輸出電壓。

               

              2.數據處理

              2.1數字濾波

                   盡管系統硬件實現了低通濾波.且A/D轉換器也有抗50Hz/60Hz的陷波器.但是這僅對高頻干擾和工頻干擾有較好的效果,都不能排除低頻的脈沖干擾。單片機系統所用到的數字濾波方法很多,本設計采用數字去極值移位平均濾波技術來抑制低頻干擾。當濾波器的長度取N(N>2)時,在RAM中建立一個隊列.依次存放N個采樣MD值,每次采樣前,隊列前移一次。并把隊首數據丟掉,新的采樣值放在隊尾。然后找出隊列的最大值和最小值。余下的N一2個值求算術平均值即為本次濾波結果。

              2.2傳感器的曲線校正

                   由于不同稱重條件下所用的電阻應變式傳感器的廠商生產條件不同.而且量程、靈敏度等規格不同,所以不同傳感器的特性以及非線性誤差不同;即使相同廠商的同種規格的傳感器特性也會有所差異。因此,變送器必須具有對傳感器標定的功能以實現其對電阻應變式傳感器的通用性。

              2.3標度變換

                  根據工作原理.只要把采樣傳感器電壓的MI)轉換值代人式(3),即可得出當前所稱物體的重量。但是考慮到秤臺的重量和有可能帶來的累積誤差,同時為了滿足不同工作條件下的精度要求而自由設定,本設計采用如下方法進行標度變換。

              2.4消除零漂

                  零位的穩定性是影響系統測量精度的重要因素。隨著環境不同電子元器件的特性會有所不同,另外由于不同傳感器的靈敏度也可能不一樣;因此。會造成不同程度的零點漂移,但是這種漂移用硬件方法來克服很難做到。本設計采用開機自動清零、零位跟蹤和手動置零三種軟件的方法來消除系統零漂。系統啟動后自動監測秤臺是否有物體,若有就把此時值Go保存在RAM中,每次獲取物體重量之后由系統自動減去%在工作狀態系統不斷監測是否小于設定的門限值,若小于也把此時值AG也保存在RAM中.每次獲取物體重量之后由系統自動減去AG;若系統有較大的漂移且超出了設定的門限值,則可以采取手動置零。把當前結果△Go保存在RAM中;每次采樣后計算得到的重量值分別減去以上三個狀態值就得到了要顯示輸出的結果,即物體的實際稱量值。

               

              3.軟件設計

                 本變送器分標定和用戶兩個狀態.由對應的標定開關決定。標定狀態主要實現相關參數設置、傳感器的標定、參數的存貯;用戶狀態主要實現狀態初始化、MD采樣、數字濾波、零漂處理、鍵盤掃描、顯示等功能同時本設計采用中斷方式實現重量數據通訊輸出。

               

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