高精度稱重系統中機電一體化技術的應用分析

郭志冬

（三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000）

為了能夠更好的滿足市場需求，本文主要是將市場上十分常見的食品包裝機械定位情況進行分析研究，并在此基礎上研究出自動稱重系統，該系統當中起到主導作用的是機電一體化技術，通過對機械系統進行改造，使其實用功能、便捷性能有所提升，而且該系統在此過程中能夠對軟件、硬件進行設計，對機械裝置予以完成，進而能夠集成檢測技術、自動控制、信號處理技術，微處理器技術、傳感技術、機械設計等多個方面。

1 系統原理

當前我國在企業生產和管理當中，為了能夠有效提升計量準確度使得企業競爭力和管理水平有效提升，在稱重系統當中應用了機電一體化技術，使得高稱重系統的精度有所提升。在本次研究中結合稱重系統控制現狀和稱重方式現狀，對稱重系統用機電一體化提升稱重精度的作用和方法。對物料重量數據有效進行收集，將A/D轉換器以及稱重傳感器有效進行應用，在一定程度上決定了該項工作是否能夠實現；檢測電路主要是過零點進行進而能夠實現交流電過零點；物料移動送料工作將雙向晶閘管和電磁振動器有效應用，能夠保證物料移動送料工作順利完成；物料槽中的重量物料之所以能夠成功釋放主要是依靠閘門電機和閘門等予以實現；利用按鍵、液晶顯示屏等在此過程中對系統有效進行觀察和操作。詳見圖1。

圖1 系統原理框圖

首先，控制送料速度、規定稱重值等內容并且采用科學手段進行，并在此過程中將此項業務由專業操作人員將系統啟動；其次，對其所規定的頻率振動情況需要將單片機應用其中，并在此過程中對電磁振動器進行控制，將物料在經歷通道之后將其傳送到物料槽中；再次，對于檢測稱重傳感器而言采用A/D轉換器進行，由數字形式對最終結果予以轉變，之后將其輸送到單片機后，并且在此過程中有效對其進行分離。在數字濾波之后對標度有效予以轉換，在這一時期物重可以通過LCD模塊并在此基礎上顯示出來。除此之外，對比稱重情況，利用計算方法有效控制電磁振動器的振幅。在此期間，當振幅在滿足規定之后，將物料輸送予以停止，有效檢測紅外傳感器信號，成功釋放物料主要是在閘門打開的時候，自動稱重進而能夠實現。

2 設計系統硬件

輪胎式集裝箱門式起重機的安全設施方面，設置超負荷保護、柴油機超速保護、壓力過低的油壓等，一旦遇到事故、故障等情況時，需要有效對其進行提示并加以防范。

2.1 電磁振動器機械結構及其工作原理

料槽、電磁鐵、板彈簧、機座等構成電磁振動器的機械結構。通過電磁振動器的銜鐵以及電磁鐵之間的脈沖吸引力F的產生和消失進而能夠有效開展往復運動。有效調節雙向晶閘管的觸發時刻t3和t1，以及將移相觸發應用當中對雙向晶閘管的控制角ɑ進行調節，能夠使得激振線圈中的平均供電電壓逐漸出現轉變，在此過程中銜鐵和電磁鐵逐漸的吸引力能夠發生改變，有效調節往復運動的振幅情況。詳見圖2。

2.2 過零點檢測電路

圖2 電磁振動器機械結構

通常情況下對電路有效進行檢查主要是在過零點的時候。當交流電的電壓在有所降低之后利用電壓比較器LM393等進行整形。將脈沖予以中斷，但是需要在LNT、INTO輸出過程中進行，進而能夠在正負半周期內將單片機中斷，產生脈沖信號。在此過程中一旦單片出現中斷情況，需要遵照控制角的需要對定時器的計數值進行設置，而這項工作需要在服務程序中進行，并且及時啟動定時器。在此過程中如果定時器的計數超過規定范圍，針對這種情況需要在雙向晶閘管的門極產生沖脈過程中盡可能將服務予以中斷，并能夠輕易將導通觸發。

2.3 液晶顯示模塊

在本次系統當中的液晶顯示器當中，對于顯示驅動器而言將2片SED1520芯片有效應用，在此過程中將ACM12232G有效進行應用。該系統具有易操作、便捷等特點。將2560位顯示RAM安裝在顯示驅動器當中，具有列驅動口61個和行驅動口16個，驅動占空比可以逐漸成為1/16或者是1/32顯示RAM一共是32行，一共4頁，每頁一共8行。

2.4 稱重傳感器

該系統當中，將傳感量程為30kg的稱重傳感器在其中應用。四彈性體為彎曲懸臂梁結構，高強度，對于壓縮力和拉伸力十分易于測量；抗側、抗偏等能力較高，且具備高度精準性，極易操作，同時具有性能穩定等特點。

利用檢測電路、彈性體和電阻應變片組合成電阻應變式稱重傳感器。因為在外力的影響下，彈性體逐漸有所變形，表面陰值同樣會產生變化。在此過程中一旦出現變形情況，陰值也會有所變形，電壓由測量電路演變而成，進而實現外力轉換進而變成電信號。電阻應變片將一根電阻絲比較機械化地在有機材料上進行分布，進而轉換成一片應變片。就彈性體而言，首先高質量應變場主要是由彈性體演變而成，在此過程中其和電阻應變片轉換成電信號；彈性體在一定程度上受到外力影響，進而能夠產生外作用力，對于保持平衡而言具有積極意義。

3 設計系統軟件

3.1 主程序流程

當系統上電，單片機予以完成，初始化各種參數、外圍芯片之后，進入主循環。在此過程中，由定時器1定時掃描鍵盤，按下掃描鍵，進而會顯示出標志，在執行過程中采用科學手段予以解決。

將啟動有效系統，逐漸進入運行系統。當系統出現振動情況時逐漸將送料、數字濾波等予以轉變，A/D采樣并在此過程中有效進行判斷。當物料在此過程中一旦達到設定值，系統在此過程中會逐漸呈現出暫停狀態。將信號在這一時期有效得以釋放，有效釋放物料，而自動恢復運行之后，開始送料。物料槽在此過程中會出現物料不足狀況，當系統逐漸進入計時開始，逐漸進入人工態，而這一過程中采用人工鍵，進而能夠有效解決物料不足的問題。當系統在停止運行時，定時對參數予以保存并將其轉變，實時刷新現狀態以及各項參數。

3.2 模數轉換程序

經過長期深入研究發現，在啟動過程中CS5532緩沖大約20s，進而能夠有效在初始化之后使得延緩得以停止。另外，不具備電復位功能主要是CS5532，而對其進行初始化能夠有效應用人工方式通過ADC串口發送初始化序列得以完成。首先，技術人員進入命令模式主要是輸入相關字節，在此過程中當寄存器進入RS位進行設置之后系統復位，技術人員需要有效科學、規范地進行設置電壓和初始化通道，保證在有效校準之后使得系統發生轉換情況。

將實際情況有效與之結合在一起，單次和連續兩種轉換模式構成CS5532，在高精度稱重系統當中，連續模式逐漸得到廣泛應用。例如在系統發生連續兩次進行轉換時，逐漸會轉換成SD0=0時，單次轉換與之相同，其具體結果是使用40個SCLK清標志進行。但是針對這種情況需要注意的是，如果8個SCLK=0，這時轉換器便不會發生任何轉換命令而將同一個CSR對所選通道繼續完成轉換，如果轉換結構沒能及時讀取便會被另一個結果所覆蓋。

3.3 液晶顯示程序

將實踐情況結合在一起，該高精度系統采用SED1520將其應用在液晶模塊驅動上，可以將R/W引腳進行接地。在此過程中需要注意的是驅動SED1520在系統液晶驅動上，進而能夠有效保證初始化并對其進行復位、占空比進行設置、顯示開/關，設置列地址。

4 抗干擾設計

盡可能保證A/D采樣的準確性，模塊需要盡可能在采樣過程中保證電路和電磁兼容性，使得擁有較高系統抗干擾情況下有效進行采樣。在對第一電路進行設計過程中，首先應當對電路進行調理，在此過程中將相關規范設計作為參考依據，其次是在保證設計要求之后對CS5532的參考電壓和稱重傳感器的供電電壓精準確定。在此過程中應當格外重視的是盡可能降低單片機系統對A/D采樣所產生的影響；再次在設計電磁兼容性過程中，盡可能有效降低電磁振動器線圈所能夠產生的電磁對采樣的精確性的影響，并將其有效應用在電磁兼容設計當中。

5 結語

總而言之，在高精度系統當中有效將單片機、液晶顯示器、4位轉換芯片CS5532等多樣化設備應用其中，盡可能保證其所具備的簡單化，通用性等特點，并在此過程中使其盡可能能夠具備定量稱重、自動給料等功能，有效擴大使用范圍。

參考文獻：

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