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進口包裝機電子秤的改進

發布時間:2020-07-17 14:19:11 |來源:網絡轉載

引言

我國少部分水泥廠使用進口的包裝機電 子秤,是70年代的西德某公司的回轉包裝 機電子秤。此包裝機功能完善,機械設計先 進,電氣控製合理,不足的是電子秤的控製單 元采用模擬控製電路,電路中使用了大量的 運算放大器、三極管,且運算放大器多是選用 漂移較大的F007型。由於運算放大器、三極 管的漂移、噪聲很大,且跟溫度變化有關,因 此隨著環境溫度、使用時間長短的不同,電子 秤的性能也隨之變化,影響稱重的精確度,故 障率又很高,維修起來很不方便,嚴重時影響 了正常生產。為此,我們把模擬控製電路加以 改進,消除了上述不良現象。如果我們對包裝 機電子秤的工作原理和其控製電路加以了 解,就會認為用單片機控製係統替代模擬控 製電路是極簡單又非常合理的。

1進口包裝機電子秤的工作原理

以西德某公司的回轉包裝機電子秤為 例來說明電子秤的工作原理。

電子秤的原理框圖如圖1所示。若在稱 重傳感器加載,將輸出與負荷成正比的電壓 信號,此信號在差動放大器輸入級(EDV)中 得到放大,並通過可轉換的濾波器(SF)饋送 至求和放大器(SM)。在測量信號之外,另有 一信號也送至求和放大器,此信號是從電橋、 穩壓電源經過一倒相級(I)獲得的,因而等值 1“預選裝料重量".這樣,由裝料重量得到的信 號與測量信號相抵消,兩者的合成信號是零。

在總和放大器(SM)之後是有源低通濾 波器(TP)和短期稱皮重功能部件(TA),該 部件又轉而饋送一補償信號返回至求和放大 器,隻要稱重過程繼續進行,就可抑製轉換電 路中任何零點偏移;TA部件又將此信號送 至限位開關(TU),限位開關在補償信號變得 太大就會動作。有源低通濾波器避免了任何 來自噪聲信號的假補償信號。

求和放大器的輸出信號引至指示放大器 (AV),指示放大器又轉而驅動機內的模擬 指示器(A),同時,饋至兩種限位開關(FS, NS),此兩種限位開關起斷開粗K8凯发登录入口和細流 量的作用,此限位開關同時控製有源濾波器 (SF)的頻率選擇,當粗K8凯发登录入口時,選有源濾波 器的高頻通道,當細K8凯发登录入口時,選有源濾波器的 低頻通道,從而消除了震動引起的幹擾信號。 此電子秤的工作原理,簡而言之就是將信號 放大、濾波、消除零點漂移、根據稱重的大小 開停相應的繼電器。由此可見,我們完全可以 用單片機係統替代模擬控製電路部分。

2改進的電腦秤的硬件設計

用單片機替代模擬控製電路部分,電路 中電源無需變動,控製繼電器仍選用原來的。 單片機係統由輸入通道、輸出通道、控製單元 三部分組成,以下是對三部分的介紹。

2. 1輸入通道

輸入通道的信號有稱重的啟動信號,粗 K8凯发登录入口、細K8凯发登录入口定值設定輸入信號,傳感路的模擬輸入信號,如輸入通道電路圖2所示。KQ 為啟動開關,粗K8凯发登录入口、細K8凯发登录入口的定值由拔碼盤B|、Bz讀入。模擬輸入通道的信號放大、濾波 的電路部分,可選用原電子秤中的;不過,為 了做到更準確,可選用如圖2所示的模擬通 道。壓力傳感器的信號經斬波自穩零的高精 度低漂移運放ICL7650放大成。〜5伏的直 流信號,再經過二階單位增益低通濾波器進 入釆樣保持器和12位模擬一數字轉換器 AD574,然後進入計算機中。模擬通道的放大 增益可通過改變Rf求得,二階單元增益低 通濾波器的頒率可由公式:

f =T2Tr(ClC2RiR2) 2"求得,通過改變R、C的值可使粗K8凯发登录入口頻率f. =7. 5HZ,細K8凯发登录入口 f2=l. 5HZO

2.2輸岀通道

輸出信號通過8255的Pc 口輸出,經光 電隔離後,再由MC1416驅動,連到相應的 繼電器線圈上。詳見輸岀通道電路圖3。

 

輸岀通道電路圖

 

 

 

 

輸岀通道電路圖輸岀通道電路圖

輸岀通道電路圖輸岀通道電路圖

 

 

 

 

輸岀通道電路圖

輸岀通道電路圖
 
 

輸入通道

 

2.3控製中心單元

控製中心單元的原理電路結構圖如圖4 所示。該控製中心單元由8031、地址鎖存器 74LS373和外部存貯器EPROM2732構成 單片機基本係統。8031單片機的P®作為啟 動信號的輸入,R 口作為拔碼盤的定值的讀 入口,為了解決顯示問題,增加了專用接口芯 片8255。8255芯片有3個8位口,Pa 口作為 數碼顯示管的段碼控製,Pb 口作為數碼顯示 管的位碼控製,Pc 口作為繼電器的控製口。

 

 

電路結構圖

圖4電路結構圖

3改進的電腦秤的軟件設計

軟件的編程比較簡單。其編程原理是:上 電後讀拔碼盤的數值,作為粗K8凯发登录入口和細K8凯发登录入口 的定值,接到啟動信號後,稱皮重,經0.7秒 後,若皮重正常(皮重超重,,不予裝袋。),立即 啟動粗、細K8凯发登录入口繼電器,根據稱重負荷大小來 控製粗細K8凯发登录入口繼電器的開停過程。稱重完畢, 係統返回,進入下次稱重過程。軟件程序的編 程隻要依據繼電器動作原理圖5即可。

 

 

 
  繼電器動作原理圖

to啟動時間 t,粗K8凯发登录入口動作 t2粗K8凯发登录入口結束 t3較低目標 t<細K8凯发登录入口結束 t5上部目標 t8過程結束

 

4細K8凯发登录入口和滯後K8凯发登录入口的校正

裝袋秤的控製器通過繼電器接點控製稱 重過程。當預選的裝料重量達到時,繼電器將 停止喂料機構,由於裝料係統的特性,物料流 將不會立即停止,而是將持續一段時間,這段 時間的K8凯发登录入口稱之謂滯後K8凯发登录入口。喂料機構的類 型和所稱物料的性質一定,喂料量可視為常 數,具有足夠的精度,因此裝袋量的誤差是由 滯後K8凯发登录入口決定的。

考慮到這一點,我們可置粗K8凯发登录入口、細K8凯发登录入口 的轉換值在標稱值之下,調節兩者的定值,使 總重量=粗K8凯发登录入口+細K8凯发登录入口+滯後K8凯发登录入口。其參 考值G = 45kg+4kg + lkg這樣,稱重的精 度是很高的,滿足了商業上的要求(商業上要 求相對誤差V0. 5%)

5改進後的電腦秤的性能分析

5.1穩定性•在正常的溫度範圍內,單片機 的性能不隨溫度而變化,係統中采用低漂移 運放,電路中的噪聲也較少,所以整個係統很 穩定。

5.2精度。原包裝機電子秤的精度為0.5, 而改進後電腦秤的精度可達到0.3。較 好地滿足了商業上的要求。

5.3可靠性。原電子秤的控製電路中采用器 件較多,分布廣,使用一段時間,故障率較高, 維修起來不便;而改進的電腦秤的控製係統 集成度高,故障率低,即使出現故障,維修起 來也很方便。

5.4功能。電子秤的功能僅是稱重,而電腦 秤可通過軟件增加功能,如每天、每月水泥產 量的累計。

5.5抗幹擾性。由於單片機係統抗幹擾性極 好,所以使整個係統抗幹擾性強。

5.6性能/價格。單片機控製單元的價格幾 乎和原模擬控製電路的價格一樣(總成本僅 為幾百元),但性能遠高於原電子秤的模擬控 製電路,所以其性能/價格校高。

總之,改進後的電腦秤其性能優於原電子秤的性能。

結束語

經現場一年多的運行表明:改進後的包 裝機電腦秤的性能指標優於原包裝機電子秤 的,主要表現在:精度和可靠性有很大的提 高,給水泥企業帶來可觀的經濟效益。由此可見,舊包裝機電子秤改為包裝機電腦秤勢在必行。

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