基于數(shù)字電子技術(shù)的配料秤設(shè)計

張芳芳 王麗悅

摘要：電子配料秤制作方便簡單且花費成本小，響應(yīng)靈敏，測量準(zhǔn)確精度大且直觀，不易損壞和價格便宜等優(yōu)點。因此在生產(chǎn)生活中逐漸替代了傳統(tǒng)的杠桿稱。在我們生活的方方面面，大小細(xì)節(jié)都離不開稱量。工廠的生產(chǎn)、貿(mào)易更是離不開稱量。電子秤的響應(yīng)靈敏，精度較大，也直觀，成本低，價格便宜，因此逐漸替代了傳統(tǒng)的杠桿稱。

關(guān)鍵詞：電阻應(yīng)變式傳感器;差動放大電路;比較器

前言

配料秤性能的好壞，將直接影響配料質(zhì)量的優(yōu)劣。在電子配料秤的使用當(dāng)中，人們常用配料精度來評定配料秤的性能好壞。配料精度是對稱量結(jié)果與真值的接近程度的一種描述，也就是對配料系統(tǒng)誤差與隨機誤差的-一種反映。采用微機控制進(jìn)行稱重配料，可以對稱量誤差進(jìn)行自動補償，保證配料的準(zhǔn)確性，還可以通過微機的鍵盤和顯示器方便地進(jìn)行人機對話，完成參數(shù)設(shè)置，檢查和修改.工藝設(shè)定值，并監(jiān)視稱重配料的生產(chǎn)過程，發(fā)現(xiàn)故障及時報警。使用微機還可以調(diào)用管理程序，通過建立的模型自動完成對稱重配料系統(tǒng)的控制。因此，采用微機控制稱重配料系統(tǒng)，可降低原料消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的科學(xué)管理。本電子配料秤的設(shè)計思路是通過電阻應(yīng)變式傳感器組成的測量電路測出重物的質(zhì)量信號，由差動放大電路將模擬信號放大傳送，比較器將放大過的信號與預(yù)設(shè)的信號進(jìn)行比較，以便知道配料的多少。

1工作原理概述

電子配料秤電路構(gòu)成主要有傳感器測量電路，差動放大電路，比較器電路。首先利用由電阻應(yīng)變式傳感器組成的測量電路測出物質(zhì)的重量信號，再將模擬信號放大傳送。其次，由比較器把由差動放大器電路把傳感器輸出的微弱信號與預(yù)設(shè)的信號進(jìn)行一定比較從而對加料口進(jìn)行控制，再有差動放大電路輸出信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，有A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)帶動數(shù)碼管來顯示加料的重量。測量電路中最主要的元器件就是電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器是傳感器中應(yīng)用最多的一種，廣泛應(yīng)用于電子秤以及各種新型結(jié)構(gòu)的測量裝置。電阻應(yīng)變片是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。根據(jù)不同的用途，電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計者設(shè)計，但電阻的取值范圍應(yīng)注意：阻值太小，所需的驅(qū)動電流太大，同時應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高，不同的環(huán)境中使用，使應(yīng)變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調(diào)零電路過于復(fù)雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。

1.1電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著它所受機械變形（伸長或縮短）的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。具體為將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上，當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時，電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變，使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變，從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小，--般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋，并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大，再傳輸給處理電路（通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU）顯示或執(zhí)行機構(gòu)。

2橋式電路

應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)化為電阻的變化后，為了顯示或記錄應(yīng)變的大小或記錄應(yīng)變的大小必須將應(yīng)變電阻的變化轉(zhuǎn)化為電壓或電流的變化，這一任務(wù)是由測量電路完成的，而常規(guī)應(yīng)變片的阻值變化范圍很小，測量電路應(yīng)當(dāng)精確地測量出這些微小的電阻變化，最常用的測量電路是橋式電路。

2.1電橋電路的優(yōu)點

靈敏度高;測量范圍寬;電路簡單;精確度高;易于實現(xiàn)溫度補償?shù)?。由運A1 A2運算放大器構(gòu)成的差動放大電路，放大微小的模擬信號，與預(yù)設(shè)的信號進(jìn)行比較。且差動放大電路可以放大差模輸入信號，抑制共模輸入信號。

2.2比較器電路

比較器電路是用來比較輸入信號Vi和參考電壓Vref的電路.比較器的門限電壓隨輸出電壓的變化而變化，可以用來控制加料的多少.比較器的基本特點：工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài);開關(guān)特性，因開環(huán)增益很大，比較器的輸出只有高電平和低電平兩個穩(wěn)定狀態(tài);非線性，因大幅度工作，輸出和輸入不成線性關(guān)系。從輸出引一個電阻分壓支路到同相輸入端，當(dāng)輸入電壓Vi從零逐漸增大，且Vi

3直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計

交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷?，一般次級電壓u2較小。整流電路：將變壓器次級交流電壓u2變成單向的直流電壓u13，它包含直流成份和許多諧波分量。濾波電路：濾除脈動電壓u3中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓u4。該電壓往往隨電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化而變化。穩(wěn)壓電路：它能在電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流的變化時，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。它是直流穩(wěn)壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標(biāo)。

4整機電路性能分析

其電路構(gòu)成主要有測量電路、差動放大電路、比較器電路。其中測量電路中最主要的元器件就是電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變式傳感器是傳感器中應(yīng)用最多的一種，廣泛應(yīng)用于電子秤以及各種新型結(jié)構(gòu)的測量裝置。而差動放大電路的作用就是把傳感器輸出的微弱的模擬信號進(jìn)行一定倍數(shù)的放大，對輸入信號電平的要求。

總結(jié)

工廠中需要配料稱量，用的是電子配料秤。電子配料稱適于用計算機技術(shù)控制生產(chǎn)過程，采用高精度的傳感器，測量準(zhǔn)確、響應(yīng)速度靈敏、分辨率高;電子配料秤制作簡單、質(zhì)量輕、安裝調(diào)試使用方便;它沒有機械磨損，不易損壞;傳感器的密封性良好，適合在惡劣環(huán)境下工作;采用電子配料秤還可以提高勞動生產(chǎn)率、減輕勞動強度、保證飼料產(chǎn)品的質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，以及促進(jìn)企業(yè)管理水平的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]最小二乘線性擬合法在低電阻測量中的應(yīng)用[J].冷龍龍，肖業(yè)偉，謝潤邦，胡軍.信息技術(shù). 2018（05）