来源:网络转载更新时间:2020-09-07 13:50:18点击次数:2796次
近代以来,称重器具经历了机械式、机电式.最后发展成为目前使用最多的电子式祢重器具.电子式称重器具现常称为电子秤或称重衡器-本文为统一起见,一律称之为电子秤,近30年来,电子秤因其能输出电信号,已在现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测中起到越来越重要的作用.特别是近年屯.电子秤已愈来愈多地参与数据处理和过程控制.微处理器技术的迅速发展.使电子秤向智能化方向发展、并越来越受到人们的重视.
图1定量包装电子秤系统框图1.2-传感器;3J.粗细给料门:5-缓冲料斗;6.自动定量祢重仪表:7.称量斗;8.卸料门
我们研究了三级给料方式的单称量斗自动定量电子秤.其系统框图见图L自动定量电子秤(也常称为定量包装电子秤)是以自动称重方式将散状物料按预定重力等量分装的称重装置,下面简称包装秤包装秤主要由秤体和电子称重控制系统两部分组成.秤体部分又由缓冲料斗,给料门,称量斗及卸料门组成.电子称重控制系统则由称重传感器,称重控制仪表(下简称称重仪表)和动作执行元件组成.其中.自动定量称重仪表是系统研制的核心内容,其硬件原理框图见图2,系统软件主流程图见图3.
在称重仪表的称重测量部分存在放大器电路及其他器件.在温度、湿度,电场干扰的影响下,放大器电路和其他器件会产生零点电压漂移,而且随着时间的变化,零点会产生同样的变化,这直接影响到系统的称重准确性称重测量部分电路和器件产生的零点电压变化通常称为零点漂移(下简称零漂》」.对零漂引起的系统误差进行消除的方法和措施则通常称为零点漂移处理技术(也常称为调零技术或校准技术).零漂处理技术主要有模拟⑵和数字两大类方法,本文主要针对数字零漂处理技术的几种实用方法进行分析和讨论.
图2自动定量称重仗表硬件原理框图
图3系统软件主流程图
数字零漂处理主要有两类方法:一类是零点补偿和自动零点跟踪补偿法.另一类是利用数学模型对零点漂移进行修正的方法,
1零点补偿和自动零点跟踪补偿法
零点补偿法基本原理:在很表校准时、测量部分输入端输入零电压信号或标准电压信号.其输出值与输入值之差即安漂值,然后利用硬件(如减法器)或软件的方法使称重过程中的实际测量值减去零点漂移值,从而得到较为准确的测量值,这是一种静态补偿法,
自动孝点跟踪补偿基本原理:经过零点补偿后,随着时间的变化,霎点仍然会发生漂移・听以有必要随时对零点补偿进行修正,一般都采取定时零点补偿,从而实现自动零点跟踪补偿的方法・这是一种动态补偿法.
由于零点补偿和自动零点跟踪补偿的实现方法有多种,本文仅就比较实用的两种方法进行分析和讨论・
1-1输人通道反備比较法
称重信号进入前置放大器A1放大后,送往A/D转换器进行转换.在仪表校准时,输入端接地皿=0,此时A/D转换器的输出值因存在零漂而不为零.为了消除零漂带来的系统误差.微处理器控制D/A转换器输出一个迁移量、使A/D转换器的倫出值等于零・这样,在称重测量时,通过减法器可实现输入信号与迁移量的相减运算,从而实现了零点补偿作用在仪表称重測量过程中,为使测量部分电路和元器件的零点动态地得到神傑,每隔一定时间,值表就自动进行一次零点补偿,此即为自动零点跟踪补偿.
1-2零(输人)电压信号补偿法
零(输入)电压信号补偿法的基本思想与输入通道反馈消除法一致,是用软件实现零点补偿的
1-2-1零(输人)电压信号法实现零点补偿其原理如下所述:在校准时,使仪表输入端接地,即输入信号为零电压信号.这时,由于零漂的存在,测量部分的输出值并不为零.此时的输出值实际上就是系统的零漂值,所以微处理器把检测得到的这个零漂值存入内存尔后在每次称重测量时,都用软件方法使实际测量值减去零漂值,从而实现零点补偿(图5),
1-2-2零(输人)电压信号法实现自动零点跟踪补偿法其原理是:在一个很短的时间范围内,零点漂移值随时间的增量(简称零漂值增量)总是很小的因此,可以在很小的采样间隔At时间内,对本次采样值S和上次釆样值S,_;之差Ax与根据实际情况设定的零漂值增量AP进行比较.如果,则认为该Ax是在两次采样间隔At时间内测量电路和元器件所产生的零漂值增量,将此增量Ax加到原暂存的零点漂移值中,本次采样值仍为上次采样值.如果Ax>AP,则本次采样值为正常输出,按顶的零点补偿法进行修正,另外,为了提高软件处理速度,针对测量粗大误差的存在,可预先设定一个限定值L.每次采样值与该限定值L进行比较、当采样值小于该限定值L时,系统才能进入零点跟踪补偿处理.这个限定值L可以结合“±3u准则”,根据被测量的量程范围,由微处理器自动设定、
实现自动零点跟踪补偿程序流程见图6.
在实际应用中,有时也采用标准(输入)电压信号补偿法其原理与零(输入)电压信号补偿法完全相同,区别仅在于输入信号为标准电压信号而非零电压信号但由于对标准电压信号的稳定性和精度要求都很高,达不到要求会影响补偿效果,实现难度相对较大.成本也较高,应用较少。
这种方法的基本原理是:在仪表开机后或每隔一定时间自动测量基准参数,然后计算预先建立的数学模型,获得并存校准系数.在正式测量时根拥实际测量结果和校准系数,计算由数学模型推导出来的校准方程,得到较为准确的测量结果,从而消除冬,点漂移带来的系统误差.此法实现方式常用的有两种,一是采用电压反馈V/F式的A/D,转换器时通过建立数学模型对零漂进行修正⑶;二是利用误差数学模型对零漂和干扰影响量进行修正观。
由于利用数学模型对零点漂移进行修正这类方法需要测量基准参数.从而要求基准信.号源有很高的稳定性和精度,因此,这类方法也不及零(输入)电压信号补偿法应用得广泛。
3结论
零(输入)电压信号补偿法这种数字式零漂处理技术充分运用了硬件的通用性和软件的灵活性,最大限度地实现了以“软"代“硬”,使得仪器仪表的成本降低,便于修改,适应面广,在高中档仪器仅表中运用得越来越广.
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