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土壤肥料工作是農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作的重要組成部分,在安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)今年準(zhǔn)備立項(xiàng)的測土配方施肥生產(chǎn)設(shè)備科技項(xiàng)目中,需要研制相應(yīng)配套的定量包裝控制器設(shè)備。本項(xiàng)目因此而進(jìn)行了立項(xiàng)研制工作。本產(chǎn)品設(shè)計(jì)主要用于測土配方肥料生產(chǎn)中的自動(dòng)定量包裝,也可推廣應(yīng)用在化肥、飼料、糧油等行業(yè)的產(chǎn)品定量稱重包裝,可以極大地提高生產(chǎn)效能,降低生產(chǎn)成本。
1產(chǎn)品的組成及設(shè)計(jì)思路
1.1組成
本產(chǎn)品主要由液晶顯示器模組、功率輸出控制、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換、電源轉(zhuǎn)換、微處理器控制、串口通訊等部分組成,可以完成設(shè)備稱重、實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)控制、系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)整,用戶可以充分享受自動(dòng)化帶來的便捷。在系統(tǒng)中集成了面板按鍵控制、液晶顯示、稱重類型切換控制以及菜單界面生成等電路單元,其核心部分為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路部分、中央控制部分和功率輸出部分。
1.2設(shè)計(jì)思路
定量包裝控制器是一種對(duì)秤筒和定量調(diào)節(jié)器所定過的物料定量進(jìn)行檢測與控制的儀表,通過檢測秤斗重量變化來計(jì)算物料定量,據(jù)此來改變定量調(diào)節(jié)器參數(shù),從而達(dá)到定量控制目的。
本產(chǎn)品解決了目前市場上同類產(chǎn)品中存在的不足,在功能、技術(shù)和市場定位上,突破了同類產(chǎn)品的簡易合成的范圍。主要解決了以下問題:①采用高精度運(yùn)算放大電路和24位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,保證稱重設(shè)備的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性及可靠性。②采用通用型設(shè)計(jì),將流量秤、定量包裝秤、配料秤等稱重設(shè)備的功能集成為一體,通過菜單可自由選擇、切換。
③功能設(shè)置根據(jù)中國人的習(xí)慣、喜好,采用中文下拉式菜單來引導(dǎo)用戶操作本系統(tǒng),讓用戶真正地感受到產(chǎn)品帶來的方便和人性化,真正做到以人為本的產(chǎn)品理念。④人性化的面板按鍵設(shè)置簡潔、方便,在按鍵上及顯示面均為中文字符,便于用戶操作。
1.3工作流程
稱重傳感器獲得的重量信息經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路后,傳至微處理器進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,實(shí)現(xiàn)顯示、功率控制的完備系統(tǒng)。
1.3.1定量秤的信號(hào)采集部分(模擬系統(tǒng)模塊)。選擇合適稱重傳感器(應(yīng)變傳感器),把非電信號(hào)(重力)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)(如電壓、電定等)。選擇高精度的放大器,并設(shè)計(jì)高精度的濾波電路對(duì)采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行處理。
1.3.2定量秤稱重顯示控制器的數(shù)據(jù)處理部分(數(shù)字系統(tǒng)模塊)。以STC89C58RD+單片機(jī)為中心的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通訊部分。STC89C58RD+單片機(jī)接收A/D芯片轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),通過軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,再通過串口通訊控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),并且在液晶顯示器上同步顯示。
1.3.3定量秤稱重顯示控制器的軟件設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)主要是單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、儀表外設(shè)(按鍵)控制、功能菜單顯示以及與串口的數(shù)據(jù)通訊等。
1.4設(shè)計(jì)框圖

稱重傳感器獲得的重量信息經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路后,傳至微處理器進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度,實(shí)現(xiàn)顯示、功率控制的完備系統(tǒng)。
2電路設(shè)計(jì)
稱重控制器的核心部分是模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部分,該部分由24位模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片ADS1211,美國BURR-BROWN公司出品。稱重控制器的功率輸出部分的核心芯片是德國英飛凌(Infineon)公司出品的TLE7230G。
ADS1211是精密、高動(dòng)態(tài)范圍、自我校準(zhǔn)的24位△-∑模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器,可實(shí)現(xiàn)超高分辨率的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換。其具有以下特點(diǎn):微分輸入;可編程增益放大;兼容SPI通訊接口模式和兩線接口模式;內(nèi)部自動(dòng)校準(zhǔn);可編程關(guān)斷頻率高達(dá)15.6KHz;共有4組模擬信號(hào)輸入復(fù)用通道。
3軟件設(shè)計(jì)
本產(chǎn)品采用C語言編程,具有良好的通用性和移植性(見圖2)。

4結(jié)論
本產(chǎn)品研制成功后,通過徽商集團(tuán)農(nóng)家福廬江公司在BB肥生產(chǎn)線實(shí)際使用,效果良好,達(dá)到預(yù)期的效果。本產(chǎn)品可以廣泛用于化工、糧油、肥料等行業(yè)的自動(dòng)化控制設(shè)備中,也可在國家最近大力發(fā)展扶持的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化以及配方肥料的生產(chǎn)中將能獲得應(yīng)用,具有良好的應(yīng)用前景,有利于推進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步,從而產(chǎn)生顯著的社會(huì)效益。
 

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