智能型电子分克秤的研制

　　0　前言

　　分克秤系等臂象限杠杆结构,专用于毛纺工业、造纸工业分克之用。它是在罗伯威尔天平[1]原理的基础上添加阻尼装置、零位调节器及灵敏锤制造而成。由于毛纺、造纸行业对产品计量的特殊性,所以其外形、结构也与其它秤有所不同。其计量过程是将标样置于一只秤盘中,将产品(即实样)置于另一秤盘中与标样值比对,所产生的值差,由指针显示是否在规定的合格范围内。虽然产品标样的重量极易受环境(如气温、湿度)影响,但因产品和标样处在同一环境下进行比对,所以其环境的变化带来的重量误差可忽略不计。由于须要频繁变换产品的标样和产品进行比对,使检测操作人员往往会因反应速度、固有习惯和视力疲劳而产生观测误差。为避免此类误差,提高产品质量和工作效率,减轻检测操作人员的劳动强度,将机械式分克秤改为用电阻应变式传感器称重的原理进行称重比对,并利用硬件和软件系统组成模拟逻辑电路,从而实现了分克秤比对的智能化。

　　1　整机的电路构成与工作原理

　　电路构成如图1所示,它由4个运放IC1、IC2、IC4、IC5和一个比较器IC3来完成模拟电压信号(标样传感器、实样传感器)的放大、积分、比较和参考电平的建立。

　　单片机89C52(IC6)完成对信号的双积分、显示数据、数据打印、键盘扫描、声响。整机采用单一电源,线路简洁,可靠实用。

　　标样传感器和实样传感器为同一型号的电阻应变式传感器,它将重量转化为微弱的电压信号,而IC1运放对标样传感器放大,IC4运放对实样传感器放大,放大后的信号经单片机程序控制,送积分电路IC2、C2和比较器IC3完成双积分A/D转换,最后由单片机89C52完成数字滤波、数字软件处理(将物体重量转化为数据信息),由LCD显示并由微型打印机PRT打印成标签。如果超标则通过蜂鸣器F报警。

　　运放IC2和R2、C2构成的积分电路在积分开始前,单片机先将电子模拟开关S2接通,其余的电子模拟开关S1、S3、S4、S5都断开,使电容C2上的残余电压清零,然后单片机断开S2,接通S1,同时单片机内部的定时器T0开始计数,待定时器T0溢出时,单片机执行T0溢出中断子程序,此时电容C2上的积分电压与Ui标输入信号成正比;T0溢出中断子程序发出控制信号使S4接通,S1断开,参考电平UREF接入积分电路,积分电路开始进行反向积分;同时单片机启动T0重新开始计数;当C2上的电压Ui标随着反向积分为零并趋向于零时,比较器IC3输出负电平触发单片机中断信号,单片机中断执行数据处理程序;该程序首先停止定时器T0计数,读取T0的计数值,该值与C2上的积分电压成正比,积分器上的输出电压Ui标在双积分过程中的波形及积分时间见图2。