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一种电阻应变式称重变送器设计

来源:更新时间:2019-11-07 08:57:18点击次数:5504次

0.引言

     称量在工、农业生产等领域生产、流通、销售、质量控制、分级等环节都起到非常重要的作用.通常的做法是将称重传感器直接连接到称重仪表或者控制系统中。由于传感器信号比较微弱,且环境条件通常比较恶劣,仪表必须就近安装,以避免长线传输引起的衰减和干扰:而且不同称重条件下所用的传感器的量程和特性不同,所以传感器和称重仪表大多配套使用。称重系统中的模块化设计.使传感器信号数字化,可以在一定程度上解决上述两个问题。本文在分析、调研的基础上,设计了一种基于电

阻应变式传感器的称重变送器.通过RS232接口方式将重量以数字方式实现远距离传输,也方便利用其做二次仪表的开发。

 

1.工作原理

     电阻应变式传感器以电阻应变计为传感元件.以惠更斯电桥作为测量电路。它的优点是测量精度高、测量范围广、性能稳定可靠;结构简单、便于集成化:频响特性好,环境因素适应能力强等。因此广泛应用在称重系统中。在电阻应变式称重传感器中,R。R:,R。R,4个应变片电阻组成的桥式测量电路如图1所示。E为激励电压,v。为传感器的输出电压。

 

2.数据处理

2.1数字滤波

     尽管系统硬件实现了低通滤波.且A/D转换器也有抗50Hz/60Hz的陷波器.但是这仅对高频干扰和工频干扰有较好的效果,都不能排除低频的脉冲干扰。单片机系统所用到的数字滤波方法很多,本设计采用数字去极值移位平均滤波技术来抑制低频干扰。当滤波器的长度取N(N>2)时,在RAM中建立一个队列.依次存放N个采样MD值,每次采样前,队列前移一次。并把队首数据丢掉,新的采样值放在队尾。然后找出队列的最大值和最小值。余下的N一2个值求算术平均值即为本次滤波结果。

2.2传感器的曲线校正

     由于不同称重条件下所用的电阻应变式传感器的厂商生产条件不同.而且量程、灵敏度等规格不同,所以不同传感器的特性以及非线性误差不同;即使相同厂商的同种规格的传感器特性也会有所差异。因此,变送器必须具有对传感器标定的功能以实现其对电阻应变式传感器的通用性。

2.3标度变换

    根据工作原理.只要把采样传感器电压的MI)转换值代人式(3),即可得出当前所称物体的重量。但是考虑到秤台的重量和有可能带来的累积误差,同时为了满足不同工作条件下的精度要求而自由设定,本设计采用如下方法进行标度变换。

2.4消除零漂

    零位的稳定性是影响系统测量精度的重要因素。随着环境不同电子元器件的特性会有所不同,另外由于不同传感器的灵敏度也可能不一样;因此。会造成不同程度的零点漂移,但是这种漂移用硬件方法来克服很难做到。本设计采用开机自动清零、零位跟踪和手动置零三种软件的方法来消除系统零漂。系统启动后自动监测秤台是否有物体,若有就把此时值Go保存在RAM中,每次获取物体重量之后由系统自动减去%在工作状态系统不断监测是否小于设定的门限值,若小于也把此时值AG也保存在RAM中.每次获取物体重量之后由系统自动减去AG;若系统有较大的漂移且超出了设定的门限值,则可以采取手动置零。把当前结果△Go保存在RAM中;每次采样后计算得到的重量值分别减去以上三个状态值就得到了要显示输出的结果,即物体的实际称量值。

 

3.软件设计

   本变送器分标定和用户两个状态.由对应的标定开关决定。标定状态主要实现相关参数设置、传感器的标定、参数的存贮;用户状态主要实现状态初始化、MD采样、数字滤波、零漂处理、键盘扫描、显示等功能同时本设计采用中断方式实现重量数据通讯输出。

 

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(此文关键词:重量变送器)
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