土壤肥料工作是農業技術推廣工作的重要組成部分,在安徽農業大學今年準備立項的測土配方施肥生產設備科技項目中,需要研製相應配套的定量包裝控製器設備。本項目因此而進行了立項研製工作。本產品設計主要用於測土配方肥料生產中的自動定量包裝,也可推廣應用在化肥、飼料、糧油等行業的產品定量稱重包裝,可以極大地提高生產效能,降低生產成本。
1產品的組成及設計思路
1.1組成
本產品主要由液晶顯示器模組、功率輸出控製、模擬/數字轉換、電源轉換、微處理器控製、串口通訊等部分組成,可以完成設備稱重、實時顯示、實時控製、係統實時調整,用戶可以充分享受自動化帶來的便捷。在係統中集成了麵板按鍵控製、液晶顯示、稱重類型切換控製以及菜單界麵生成等電路單元,其核心部分為模擬/數字轉換電路部分、中央控製部分和功率輸出部分。
1.2設計思路
定量包裝控製器是一種對秤筒和定量調節器所定過的物料定量進行檢測與控製的儀表,通過檢測秤鬥重量變化來計算物料定量,據此來改變定量調節器參數,從而達到定量控製目的。
本產品解決了目前市場上同類產品中存在的不足,在功能、技術和市場定位上,突破了同類產品的簡易合成的範圍。主要解決了以下問題:①采用高精度運算放大電路和24位模擬/數字轉換器,保證稱重設備的準確性、穩定性及可靠性。②采用通用型設計,將K8凯发登录入口秤、定量包裝秤、配料秤等稱重設備的功能集成為一體,通過菜單可自由選擇、切換。
③功能設置根據中國人的習慣、喜好,采用中文下拉式菜單來引導用戶操作本係統,讓用戶真正地感受到產品帶來的方便和人性化,真正做到以人為本的產品理念。④人性化的麵板按鍵設置簡潔、方便,在按鍵上及顯示麵均為中文字符,便於用戶操作。
1.3工作流程
稱重傳感器獲得的重量信息經模擬/數字轉換電路後,傳至微處理器進行統一調度,實現顯示、功率控製的完備係統。
1.3.1定量秤的信號采集部分(模擬係統模塊)。選擇合適稱重傳感器(應變傳感器),把非電信號(重力)轉換成模擬電信號(如電壓、電定等)。選擇高精度的放大器,並設計高精度的濾波電路對采集到的模擬信號進行處理。
1.3.2定量秤稱重顯示控製器的數據處理部分(數字係統模塊)。以STC89C58RD+單片機為中心的數據處理係統,數據顯示、數據通訊部分。STC89C58RD+單片機接收A/D芯片轉換數據,通過軟件對數據進行處理,再通過串口通訊控製執行機構,並且在液晶顯示器上同步顯示。
1.3.3定量秤稱重顯示控製器的軟件設計。軟件設計主要是單片機軟件設計。單片機軟件主要實現數據處理、儀表外設(按鍵)控製、功能菜單顯示以及與串口的數據通訊等。
1.4設計框圖

稱重傳感器獲得的重量信息經模擬/數字轉換電路後,傳至微處理器進行統一調度,實現顯示、功率控製的完備係統。
2電路設計
稱重控製器的核心部分是模擬/數字轉換部分,該部分由24位模擬/數字轉換芯片ADS1211,美國BURR-BROWN公司出品。稱重控製器的功率輸出部分的核心芯片是德國英飛淩(Infineon)公司出品的TLE7230G。
ADS1211是精密、高動態範圍、自我校準的24位△-∑模擬/數字轉換器,可實現超高分辨率的數字信號轉換。其具有以下特點:微分輸入;可編程增益放大;兼容SPI通訊接口模式和兩線接口模式;內部自動校準;可編程關斷頻率高達15.6KHz;共有4組模擬信號輸入複用通道。
3軟件設計
本產品采用C語言編程,具有良好的通用性和移植性(見圖2)。

4結論
本產品研製成功後,通過徽商集團農家福廬江公司在BB肥生產線實際使用,效果良好,達到預期的效果。本產品可以廣泛用於化工、糧油、肥料等行業的自動化控製設備中,也可在國家最近大力發展扶持的農業自動化以及配方肥料的生產中將能獲得應用,具有良好的應用前景,有利於推進相關領域的技術進步,從而產生顯著的社會效益。
 

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