基于AT89C52的螺旋电子秤的设计

　　1前言

　　在工业生产中，有很多需要对粉末状或小颗粒状散状固体的流量进行准确测量和控制的情况，如水泥厂、铁合金厂、铝厂等要对原料配料进行准确计量。螺旋电了秤就是针对实时动态称量工业用原料的需要而设计的，对完善工业部门物资计量体系具有一定意义。

　　2螺旋电子秤的硬件设计

　　2.1螺旋电了秤的工作原理

　　螺旋电了秤是根据科氏力与物料质量流量之问成线性关系的原理设计的。其结构示意图如图1所示。

　　物料从入料口进入装在筒内的螺旋，螺旋的转速由电磁调速电机控制，物料随着螺旋的转动向前移动，物料在向前移动过程中要经过装在螺杆下面的压力传感器，压力传感器将物料的部分质量转换成毫伏级的电压信号，并通过前置放大器转换为 0~+10V 的直流电压信号，再经滤波和 A/D 转换器转化，将得到的数字信号传送给单片机 AT89C52。

　　单片机对数据进行实时处理得到物料重量，一方面将物料重量送给数码显示管显示;另一方面对物料重量作 PI 调节，所得控制量经过 D/A 转换后输出一电压信号给变频器，变频器控制电磁调速电机的转速,从而自动调节螺旋的转速，也就自动控制了物料的流量，达到精确控制固体物料流量的目的。另外，单片机与 PC 机的串口通过 MAX232 转换电平后，通过串口通讯进行数据交换。

　　螺旋电子秤的硬件系统框图如图 2 所示。

　　2.2 螺旋电子秤测量模块的设计

　　螺旋电子秤的测量模块主要包括传感器、信号采集电路和 A/D 转换 3 部分。信号采集电路包括放大电路和滤波电路，其电路图如图 3 所示。

　　A1 起反向和满量程调整作用, 调整 W1使其输出0~25mV。运放 A2 用作反向零点补偿和滤波, 调整 W2使其输出为 0~10V。为了防止工频串模干扰信号混入测量仪器而产生测量误差，硬件上采用了性能良好的双T滤波器。双T滤波器的参数选择应满足C1=C2=2C3，R1=R2=2R3，适当调整 RW1、RW2消除 50Hz 工频干扰可得到更好的滤波效果。

　　A/D 转换器采用美国模拟数字公司(Analog)推出的 AD574。它是单片高速 12 位逐次比较型 A/D 转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯片，具有外接元件少、功耗低、精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的 A/D 转换器。

　　2.3 螺旋电子秤动态称量的实现

　　螺旋每旋转一圈，从出料口流出一定量的物料。要实现动态称量且要使测量精度尽量提高，就要尽量减少给料螺杆的震动以免压力传感器的测量值并非实际值。要减少螺杆的震动保持螺旋内的物料稳定，就要使螺杆的转速尽量固定在一个恒定值，也就是要通过控制使电磁调速电机的转速恒定，这样压力传感器的输出电压也就稳定在一个值上，得出每次从出料口出来的物料重量相等，使得△D→0，这样从1 2时段内总的物料重量直接采用累计积分的方法就可以得到，即：