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一種自動定量稱重控製儀的研製(1)

發布時間:2020-10-09 15:39:52 |來源:網絡轉載

我國社會主義市場經濟的繁榮和發展,促進了對定量包裝商品需求的不斷增長。例如以零售商品為例,根據有關統計,美國零售市場中定量包裝商品的銷售量占95%以上,我國零售市場上定量包裝商品的銷售量也己經達到70%左右m,並且其數量將隨著經濟的發展而不斷擴大。
本文所研製的自動定量稱重控製儀,屬於國際法製計量組織0IML(OrganizationofInternationalLegalMetrology)國際建議R61—1所稱之重力式自動裝料衡器(AutomaticGravimetricFillingInstrument)中的控製裝置⑵。在我國,自動裝料衡器又稱之為定量自動衡器,有些場合還可稱為定量包裝秤、打包秤、灌包秤或打包機。0ILM把重力式自動裝料衡器定義為“通過自動稱量把散狀物料分成預定且實際上相對恒定質量的裝料,並將其裝入容器的衡器”
1.1自動定量衡器技術綜述
1.1.1電子衡器的分類
電子稱重裝置主要由承載器、稱重傳感器和稱重儀表三部分組成。按照不同的分類標準,可將電子類衡器作如下劃分'氣
一、按測試係統劃分
1.靜態型。靜態電子衡器是把被稱量物體穩定的放置於電子衡器上進行測量的,目前這種類型的電子衡器使用範圍最為廣泛。
2.動態型。動態電子衡器是在靜態電子衡器的基礎之上發展起來的一種新型電子衡器,它所測量的是隨時間變化的運動物體的質量。
二、按稱量方式劃分
1.接觸式測量。接觸式測量主要是通過傳感器直接與被測量的運動物體直接接觸而獲得動態信號,並對此動態信號進行處理來獲取真實的質量信息。
2.非接觸式測量。非接觸式測量則主要是利用輻射傳感器來獲取運動物體的動態信號,並加以分析以得到真實的質量信息。
1.1.2自動定量衡器技術國內外發展概況
在近百年的曆史中,稱重技術大致經曆了以下四個發展階段;大約半個多世紀的機械式裝置模擬測量階段;20世紀50〜60年代進入了機電衡器階段;20世紀70〜80年代進入了電子測量階段;自20世紀80年代以來,全麵進入了數字化測量及微機智能化測量的階段‘製句。
一、國外發展情況
無論在技術水平、品種還是規模等方麵,發達國家的電子稱重設備都達到了較高水平。
技術水平方麵的主要標誌是準確度、長期穩定性和可靠性。目前,作為貿易結算用的靜態秤(如平台秤),己能達到OIML規定的3000d(分度),最高的可以達到6000d;在穩定性方麵,要求一年內不允許超差;在可靠性方麵,稱重桂感器正常使用條件下的壽命一般在十年以上,儀表的平均故障間隔時間(MTBF)都超過2000小時,有些產品達到了5000小時。由於加強了應用技術開發,能夠適應高溫、振動、粉塵、電磁幹擾等各種惡劣使用環境條件,準確度一般能達到0.1—0.3%左右‘氣
在品種方麵,隨著生產發展的需要和新技術的應用,出現了一些新品種,如電腦組合定量秤、高速自動定量秤等。這些自動秤往往與生產過程緊密結合,成為生產線的一個組成部分,或者與生產機械組合成機電一體化設備。
在功能上也比較齊全,大部分是用軟件來實現。這些功能包括;各種參數的設定,如分度值、最大量程、小數點、固定皮重等設定;零點自動跟蹤;自動去皮;量程自動校準;動態檢測;開機自檢和故障診斷;停電數據保護;超載報警;非線性補償;以及毛重、淨重、皮重和累加值的顯示等。
在規模上,國外衡器製造業己是很發達的工業。據資料介紹,日本1995年時電子衡器的年產量就已經達到623萬台、產值達880億日元,是世界上出口電子衡器最多的國家國。
在稱重儀表方麵,由於采用了低漂移高增益放大器、電可擦存儲器(EEPR0M)和非易失性隨機存儲器(NOVRAM)、A-S調製型模數轉換器和智能稱重傳感器等新技術閭闖網,使其性能和功能都有了很大提高。為了便於與計算機通信,稱重儀表配有各種輸出接口供選用,如RS232C、RS485等,有些還采用無線傳輸方式。
二、國內發展情況
我國從六十年代中期開始研製和生產電子秤,初期為模擬指針式,後來發展成數字式。自八十年代初以來,與國外開展了技術交流和合作,引進了一批樣機、生產技術和加工測試設備,通過消化、吸收和改造,使電子稱重裝置的綜合水平有了很大的提高,產品發展到幾十種。但總的來說,我國電子稱重裝置隻相當於發達國家八十年代中期的水平'%
我國同發達國家差距的突出表現,在於電子衡器在各領域所使用的各種衡器中所占百分比數量方麵。在我國,電子衡器在工業領域實際使用的各種衡器中所占比例為40.8%,商用領域所占比例為6.4%;而發達國家工業領域中電子衡器所占比例為80〜90%,商用領域為50〜60%。差距的第二個表現是品種尚少,功能不齊全。目前,國內500g以下範圍的小秤量定量包裝機占了絕大多數,500g以上定量包裝機生產廠家相對較少;再次是產品穩定性和可靠性不夠理想,某些關鍵元件尚依賴於進口“氣
近年來,我國自動定量稱重衡器技術發展很快,並且已經成為衡器行業中發展最迅速的產品種類。例如,將模糊控製技術應用於定量稱重[161[17][1S]以及在電阻應變式稱重傳感器方麵采用蠕變補償四、模糊補償紅和滯後補償皿皈技術等。
三、發展方向展望
定量稱重衡器已日益滲透到幾乎全部工業領域和生產過程,而且將不再是單純的稱重計量,而是向多參數、多專業綜合控製方麵拓展,逐漸形成多元化智
能管理和控製係統。這種橫縱兩個方向的深入發展,大體可以概括為以下幾個方麵啊総
1.網絡化、係統化。通過計算機聯網,實現網上通訊和遠程計量,形成物流管理網絡,企業各部門同時共享稱重信息。
2.質量控製。在配料係統中,單純的稱重計量是不能完成配料的。為此,衡器稱重需結合化學分析,即兼有成分測控功能。
3.工藝控製機。即除了具有稱重功能以外,還需檢測或保證其它物理參數的多參數控製機。
4.定量包裝機。它已不是單一的稱重衡器,而是將機械、電氣、電子、計算機、自動控製與衡器融為一體的機電結合的智能化設備。
總之,智能化、自動化、多功能化將成為現代定量稱重技術的發展方向網。
1.2研究本課題的意義
定量稱重電子衡器是當今世界衡器技術發展的前沿產品,它能有效的解決稱重過程中速度和準確性難以統一的問題,而這兩個指標卻又是定量稱重衡器最重要的性能指標。現在我國一些中小企業中所使用的機械衡器,雖然在一定程度上可保證稱量精度,但高效是絕對無法做到的。
作為一個人口大國,我國定量包裝商品的需求量很大。據調查,單單冶金企業每年新增和更換的各類工業電子秤就達約5000台,而其它工業及商業部門也都需要裝備數量很大的電子稱重裝置。麵對國內巨大的需求,我國自動定量稱重控製儀表技術相對落後的現狀亟需改變。期望本課題的研究工作,能夠對改善我國自動定量稱重控製儀表技術相對落後的局麵有所貢獻。
1.3本論文完成的主要工作
本論文利用ATmega32L單片機和電阻應變式稱重傳感器,研製了一種新型的定量稱重控製儀,所完成主要工作如下:
1.在對國內外定量稱重控製現狀進行綜述的基礎上,指出了定量稱重控製技術的發展趨勢;
2.介紹了定量稱重控製儀的工作原理、係統結構及其所具有的功能和特點;
3.設計了以ATmega32L為核心微控製器的稱重控製處理單元以及信號調理電路、數據釆集電路、顯示和鍵盤電路、係統的輸入和輸出電路、係統的電源電路和電源監控電路等電路係統;
4.選用了靈敏度和滿度分辨率高、非線性誤差和溫漂係數小、性能穩定的高精度電阻應變式稱重傳感器和△-£型24位高精度模數轉換處理芯片ADS1251,保證了係統的測量精度和準確度;
5.設計了係統的控製功能程序、鍵盤及顯示控製程序等軟件係統。利用控製功能程序實現了三級給料定量稱重過程的自動控製、提前量數據的自行修正、包裝數據的自動保存等多項實用功能,並采用了軟件控製策略較好地解決了稱量速度與精度之間的矛盾;
6.在采取硬件濾波措施的同時,釆用了由軟件程序實現的數字濾波算法,可通過改變濾波算法數學模型中的濾波深度參數來調整係統測量的準確度;
7.總結了本係統中的軟硬件可靠性技術應用情況;
8.進行了係統穩定性、靜態性能和動態性能測試實驗,並通過實驗報告分析,驗證了本控製儀的穩定性以及定量稱重控製的準確度和精確度;
9-對研製工作進行了總結,並對係統今後的改進和完善提出了若幹建議。

 

文章來源於網絡轉載,侵刪

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