專利名稱：基于arm技術(shù)的電子自動秤控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電子自動秤控制系統(tǒng)，更具體地說是涉及一種基于ARM技術(shù)的電子自動秤。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電子自動秤已被廣泛應(yīng)用于自動生產(chǎn)線的物料連續(xù)計量過程中，但該設(shè)備在連續(xù)生產(chǎn)的動態(tài)過程中經(jīng)常會出現(xiàn)采集和轉(zhuǎn)換速度慢、計量精度低、重復(fù)性差、易受干擾等不足，已經(jīng)越來越不適應(yīng)自動化規(guī)模生產(chǎn)的需要了。為了與連續(xù)的計量生產(chǎn)過程相適應(yīng)，實現(xiàn)包裝生產(chǎn)的全部自動化，必須對電子秤増加電子控制系統(tǒng)。
發(fā)明方案本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種高效、穩(wěn)定、低成本的基于ARM技術(shù)的電子自動秤控制系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案控制系統(tǒng)主要包括稱重傳感器、放大器、ARM、料位檢測、料層厚度檢測、電磁振動系統(tǒng)及電動執(zhí)行器等?？刂葡到y(tǒng)以ARM(LPC2131)芯片作為核心，ARM集成了非常典型的RISC結(jié)構(gòu)特性，具有下列特點ー個大的、統(tǒng)ー的寄存器文件；加載/存儲結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理的操作只針對寄存器的內(nèi)容，而不直接對存儲器進行操作；簡單的尋址模式，所有加載/存儲的地址都只由寄存器的內(nèi)容和指令域決定；統(tǒng)ー和固定長度的指令域，簡化了指令的譯碼。LPC213KARM)處理器具有優(yōu)異的性能，但功耗卻很低，使用門的數(shù)量也很少。是32位微處理器。帶有寬范圍的串行通信接ロ，片內(nèi)多達(dá)64KB的SRAM，多個32位定時器、PWM輸出和32個GP10，外圍引腳資源豐富。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡指令集計算機原理而設(shè)計的。指令集和相關(guān)的譯碼機制比較復(fù)雜指令集計算機要簡單得多。內(nèi)含10位8路A/D轉(zhuǎn)換器。其主要特點為接ロ方便，編程方便。穩(wěn)定性好，精度高，可重復(fù)性好，集成度高，軟硬件應(yīng)用靈活，功能強大。帶有數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波功能。稱重傳感器的輸出一般為mv級的電壓信號，必須經(jīng)過放大、濾波等變成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號，運算放大器(4558A)是雙輸入輸出的運算放大器，在電路中起到對稱重傳感器微弱電信號的放大作用。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明采用ARM芯片和微處理器控制技術(shù)應(yīng)用于新型電子自動秤。具有結(jié)構(gòu)簡單、接ロ方便、計量準(zhǔn)確、工作可靠、軟件靈活、功能強大等特點，較好地兼顧了動態(tài)稱重計量的精度和速度；滿足了在線快速動態(tài)計量的要求，大大提供了稱量系統(tǒng)的精度；結(jié)合硬件和結(jié)構(gòu)設(shè)計又可以保證稱量設(shè)備的快速和穩(wěn)定性，提高了勞動效率和產(chǎn)品合格率，降低了勞動強度和生產(chǎn)成本；同時由于裝置成本較低.使其具有較高的推廣使用價值。


圖I控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為信號的采集與放大原理圖。
具體實施例方式控制系統(tǒng)主要包括稱重傳感器、放大器、ARM、料位檢測、料層厚度檢測、電磁振動系統(tǒng)及電動執(zhí)行器等。各種電動執(zhí)行器和機械裝置配合，實現(xiàn)物料的動態(tài)在線稱重計量和包裝工作。提升機構(gòu)將物料提升至儲料倉，物料通過儲料倉下的可移動閘門進入電磁供料系統(tǒng)。由三級供料機構(gòu)將物料連續(xù)地送至稱重斗內(nèi)，為使供料均勻，除了必須使電磁振動穩(wěn)定可調(diào)，同時還應(yīng)增加料層控制機構(gòu)和導(dǎo)料機構(gòu).在提高供料速度和計量精度的雙重要求下，供料機構(gòu)必須設(shè)計成能滿足開始為大流量供料.在接近設(shè)定值時，采用小流量供料的結(jié)構(gòu)。物料進入稱重斗后，稱重斗的重量信號直接由稱重傳感器轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電壓信號.經(jīng)放大器將該電壓信號放大后送人ARM中進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時，微處理器控 制停止下料，然后打開稱重斗，并控制下級エ序(包裝或輸送)設(shè)備聯(lián)鎖工作。于是，就完成了一次物料稱量的自動化過程。影響稱重靜態(tài)精度來源于傳感器和放大器組成的硬件系統(tǒng)，由圖2可知該系統(tǒng)通過傳感器將物料重量W變換為成線性關(guān)系的電壓信號Ux，并通過放大器進行放大。Un表示等效到放大器輸入端的噪聲和干擾電壓，AUi表示等效到輸入端的漂移電信號的采集與放大壓。設(shè)放大器的放大倍數(shù)為A，則Uo = A(Ux+Un+AUi) = AUx+AUn+A · AUi式中的第2項主要影響靈敏度，第三項主要影響系統(tǒng)的精度。傳感器輸出信號的穩(wěn)定性除決定傳感器本身的性能外.還與供電電源和傳感器的安裝有密切關(guān)系。本系統(tǒng)采用PT1500C (量程包括2-5KG)高精度稱重傳感器，傳感器獨立供電，通過調(diào)節(jié)其橋路電壓使兩只傳感器的輸出靈敏度K相同，兩只傳感器串聯(lián)輸出的電壓為Ux = KfEl+E2)。為了提高每個傳感器供橋電源的穩(wěn)定性采用二次穩(wěn)壓。并對元器件進行老化、測試后選配.特別是對基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的老化處理和時漂測試，選擇時漂小的通過調(diào)節(jié)其工作電流使其工作在接近零溫度系數(shù)(く 2pp “。C )下，使整個傳感器電源的溫度穩(wěn)定性優(yōu)于IOpp耐。C。兩只稱重傳感器安裝在稱斗和底座之間。如果傳感器承受的重量與傳感器軸線存在夾角，則將產(chǎn)生橫向分力而引入誤差A(yù)W = W-Wcos α.如果每次稱重5009，在稱斗皮重為10009的情況下。當(dāng)儀=5。時，稱重誤差就為5. 719。因此，安裝傳感器時應(yīng)設(shè)法確保傳感器都能垂直受カ。影響系統(tǒng)靈敏度的主要因素是檢測電路的內(nèi)部噪聲和外部干擾電壓Un，它與放大器所工作的頻帶有夫。在實驗中，通過選擇低噪聲器件，在滿足采集速度所需足夠?qū)挼念l帶的前提下，通過選配電阻來提高放大電路本身的共模抑制能力。整個檢測系統(tǒng)采用雙層屏蔽，采樣時間選為エ頻周期整數(shù)倍等項措施，使整個系統(tǒng)獲得了能分辨O. 29重量的靈敏度。影響準(zhǔn)確度的主要因素是整個檢測系統(tǒng)的非線性和漂移AUi。其中系統(tǒng)的非線性，在選配元器件校正的基礎(chǔ)上，采用了軟件修正；而對于隨溫度和時間產(chǎn)生的漂移電壓Λ Ui，主要采用元器件的老化、測試與分選エ藝，篩選掉時漂大的，然后選配溫度系數(shù)進行補償，使整個系統(tǒng)的靜態(tài)精度達(dá)到了 O. 1%，為實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)中的較好的稱量精度奠定了基礎(chǔ)。另外，本系統(tǒng)還針對條狀物料的稱重提出了解決辦法，其主要難點是供料時易亂、易搭橋。因此經(jīng)實驗提出了以振動、舍去、整理與重投相結(jié)合的ー種新型供料方法，即料層穩(wěn)定的物料首選為振動工作方式，料層開始堆積的則進行“舍去”，舍去后的物料先進理料機構(gòu)，整理后的物料再重新投入進料倉。經(jīng)實驗論證效果較好。影響動態(tài)稱重精度的主要因素是被稱物料的比重、不均勻度、流量和落差的大小，它受進料倉的料位、電磁振動的大小、料層控制機構(gòu)、稱重斗的安裝位置等多重因素影響。因此，改進控制思路，借鑒靜態(tài)稱量精度高的特點是提高動態(tài)計量精度的關(guān)鍵。為此，我們對應(yīng)采取了控制進料倉的料位，利用三級電磁振動的供料機構(gòu).増加料層控制閘板及減少傳感器安裝的落差距離等措施，采用“先快后慢，先大量后小量”的控制下料方式?？刂七^程為W0為稱量前ARM所采集的稱斗皮重；由此ARM按照每次計量凈重量的85 %、95%和100%算出快速下料的終了值Wl、慢速下料終了值W2和稱量終了值W3。其控制過程可以這樣簡單說明在下料開始的一段時間.微處理器控制電磁振動機構(gòu)快速下料。當(dāng)檢測達(dá)到 快速下料的終了值Wl時，微處理器控制電磁振動機構(gòu)開始慢速下料當(dāng)檢測達(dá)到慢速下料的終了值W2時，微處理器控制電磁振動機構(gòu)開始“點動”下料.直到達(dá)到或接近期望值Wx時為止。
權(quán)利要求
1.基于ARM技術(shù)的電子自動秤控制系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)主要包括稱重傳感器、放大器、ARM、料位檢測、料層厚度檢測、電磁振動系統(tǒng)及電動執(zhí)行器等。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ARM技術(shù)的電子自動秤控制系統(tǒng)，其特征在于ARM芯片采用 LPC2131 型 ARM。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于ARM技術(shù)的電子自動秤控制系統(tǒng)，其特征在于運算放大器采用4558A型運算放大器。
全文摘要
基于ARM技術(shù)的電子自動秤控制系統(tǒng)屬于電子自動秤控制系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種高效、穩(wěn)定、低成本的基于ARM技術(shù)的電子自動秤控制系統(tǒng)。本發(fā)明中電子自動秤控制系統(tǒng)采用的方案為控制系統(tǒng)主要包括稱重傳感器、放大器、ARM、料位檢測、料層厚度檢測、電磁振動系統(tǒng)及電動執(zhí)行器等。
文檔編號G01G13/00GK102865911SQ201110189850
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者鐘申健 申請人:鐘申健