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包裝機的高精度稱量計量

發布時間:2020-07-20 14:25:35 |來源:網絡轉載

  包裝業是中國工業企業最活躍的行業這一,顆粒包裝機,液體包裝機、麵粉包裝機,多功能包裝機層出不窮。其計量方式主要分為兩類'容量計量、稱重計量。

容量計量法的優點是設備製造及工作過程均簡單,缺點是計量精度差。

稱重計量是包裝業較為理想的計量方式,重量常常是街量產品數量的主要標準(並非體積K采用稱重計量的包裝機工作過程比較複雜,如要求太高精度的計量,往往也難以滿足,一般情況下,整機精度很難超過0.5%,尤其是對於稱重重量(一個包裝的重量)經常變化的包裝機要想對幾種不同的包裝重量都能保持較高的計量精度是比較困難的.

本文提出的以8031為主控單元的高精度稱重計量控製係統,采用極兼價的元件〈A/D轉換器采用ADC0809,運算放大器采用ICL7650等),實現了包裝機稱重的高精度,包裝重量,機械誤差、包裝速度均可預置,並且通過機械誤差的預置能百分之百消除整個係統的非電量引起的誤差,不頊置時,係統工作於默認狀態,單片機係統根據預置的包裝重量,自動進行內部轉換,使整機的精度在允許的稱重範圍內均能達到。,1%。這種控製係統目前巳用於150〜25O&稱重範圍可調的包裝機上,效果良好。

 

1控製係統的構成

整個控製係統核心由8031,2764,6264,8155,ADC0809,8279等組成,其結構框圖如圖1所示:

譯碼選擇M264.8155.&2/9.U80-等工作.其地址分別為6264為:20。。〜3FFFH.8155,I/O口地址仔別為:命令/狀態口4100H,PA口PHU41C?H,PC口41G3H,存儲器地址為4000-40FFH.8279的地址為(0110000100000000)6109?!.ADC0809的地址為:8000H〜8OO7H分別對應8個輸入通道IN—"

整個係統的鍵盤和顯示均通過INTEL8279實現。對包裝機的稱重重量、誤差、速度進行預置時,顯示器顯示設定值,工作時顯示器顯示不同通道的林量重量。由於釆用了8279專用鍵盤顯示控製芯片,大大節省了CPU處理鍵盤和顯示的時間,顯著地提高了CPU的工作效率.同時編程上也變得簡單可告.不必再考慮鍵盤的消讖問題和顯示數據的鎖存問題.開並信號的輸入輸出全部由8031的已口和8155的PA.PB、PC三個口來完成。

模擬信號(稱重傳感器的輸出信號J經運算放大器放元勞夷到ADC。圖9,

2工作過程

該包裝機供料采用振動上料方式,三個上料鬥並行工作,每個料鬥接一?稱重傳感器.其電信號放大後分別送到ADC0809的IN。”,如果有一個料鬥的重蟄達到製定包裝重量,則封閉此料鬥的進料檔門,停止振動,同時把料鬥的料放到下麵的包裝袋裏.〈把整個料鬥旋轉一周)。如果有兩以上料鬥的重量達到額定包裝重量,則遵循第一、第二料鬥均滿時敢第一鬥.第二、第三料鬥均滿時放第二鬥;第一、第三料鬥均滿時放第三鬥;第一、第二、第三料鬥均滿時放第一鬥的原則。

封閉進料檔門信號來自8155的PAa,PA2

當PAC為高電平時,光電耦合器的發光二極管不發光,三極管截止,A點電位為高,開關管Ti飽和導通,B點為低電位,繼電器不吸合。

當PA„為低電平時,光電耦合器的發光二極管發光,三極管飽和導通,A點電位為低,開關管卩截止.B點電位為高,繼電器吸合。

光電耦合器的采用提高了整個係統的抗幹擾能力,減少了誤動作率。

振設速安調整原理圖如圖3所示:

 
  振設速安調整原理圖


J、.J,分別對應PAe,PA0驅動的繼電器的常開觸點,以第一個料鬥為例).當第一個料鬥的稱蛍重量不足包裝重量的95%時,山,丄均吸合,當稱重重量達到包裝重量的95*時,兒斷開/吸含,、4均吸合時,圖3所示電路雙向可控矽觸發甫小,電磁振蕩器的振幅大.故對應快速上料,而僅八吸合時對應慢速上料,通過調整叫,凹兩個電位器的電阻值,即可改變電磁振蕩器的振幅.從

 

而改變上料速度(即機器速度),兀斷開時,電磁振蕩器停振。設置快慢兩檔即保證了機器的速度,又能很好地控製包裝精度,是本機釆用的有效措施之一。

 

 
  傳感器串聯工作原理圖

 

 

4

3提高稱重精度

我們所采用的稱重傳感器是由電阻和應變電阻片組成的電擠,稱重範圍為ikg,傳感器精度為5其供擠電壓由LM168提供,其精度為0.02%.而對輸入電壓的穩定性達到0.0001?-8,負荷的穩定性為0.0003%.其輸出電壓有10v,6.2vsv三種.把LM168—10(10vLM168—6,?6.對)串聯,供給傳感器電拆16.2v電壓.LM168串聯工作原理圖如圖4所示

為了既保證機器的高速度,又降低漂移,傳感器電橋的輸出電壓送到由高速運放5G覧和低漂移運放ICL765O組成的放大器對,其原理圖如圖5所示:

 
  傳感器原理圖

 

 

先把傳感帯的輸岀電壓信號通過5G28ICL7650進行初步放大,放大後的信號通過導線引到CPU主控櫃(這時信號抗幹擾能力已大大加強),再通過LF353把此電醫信號放大到05v(對應ADC0809的輸入).LF353是一種低價格,高速度的JFET輸入雙運算放大器,如果禰重250g時,把。〜250g重量通過傳感器、運算放大器變成。〜5v,而。〜5v輸入對應ADCO8O9的數字輸出為0FFH,ADC0809的最大不可調誤差為士ILSB,則由A/D轉換器引起的稱重誤差為誌=0.4%,係統誤差不可能做到0.1%。本係統采取的措攧是第一個1/2LF353的輸出信號既送ADCO8O9IN。.同時又送到另-LF353的反相輸入端,而其同相輸入端接4.75v參考電源輸出通過反相器送到IN,當第一個LF353輸出電壓在。〜4,75v之間變化時.單片機係統采集IN的數據,一旦檢測到VIN0>4.75v時,則采集IN的數據。此時IN,的電壓把4,755v變換成05v,在對應最後包裝階段,由A/D轉換器引起的稱重誤差為&乂壽=0.02%,大大提高了轉換精度,為整機精度達到0.1%創造條件。這是本係統采取的另一非常有效的措施。

4全範圍提高A/D轉換精度的方法

如想在整個稱重範圍內把精度提高20倍.可把圖5改成圖6的方式。

 

 

S6

這種接法既最大限度地降低了運放的個數,同時又巧妙地解決了模擬電子開關(CD405LCD4067)的接觸電阻對放大倍數造成的影響。隻是當引入參考電源太多時,可能反不如使用高精度A/D轉換器(如AD574等)來得方便,經濟效益也未必明顯,這就要視具體情況而論。

5軟件措施

本係統遵循先軟後硬,盡量節省硬件開支的設計原則,程序盡量兼顧抗幹擾設計和容錯設計,整個控製過程的程序流程圖如圖7所示,采樣處理1號料鬥的程序框圖如圖8所示。敢料條件為號料鬥均未放料,此時已有料鬥裝滿,並且包裝袋已到位。

 

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