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0.引言

     稱量在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域生產(chǎn)、流通、銷售、質(zhì)量控制、分級(jí)等環(huán)節(jié)都起到非常重要的作用．通常的做法是將稱重傳感器直接連接到稱重儀表或者控制系統(tǒng)中。由于傳感器信號(hào)比較微弱，且環(huán)境條件通常比較惡劣，儀表必須就近安裝，以避免長(zhǎng)線傳輸引起的衰減和干擾：而且不同稱重條件下所用的傳感器的量程和特性不同，所以傳感器和稱重儀表大多配套使用。稱重系統(tǒng)中的模塊化設(shè)計(jì)．使傳感器信號(hào)數(shù)字化，可以在一定程度上解決上述兩個(gè)問(wèn)題。本文在分析、調(diào)研的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于電阻應(yīng)變式傳感器的稱重變送器．通過(guò)RS232接口方式將重量以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，也方便利用其做二次儀表的開(kāi)發(fā)。

1.工作原理

     電阻應(yīng)變式傳感器以電阻應(yīng)變計(jì)為傳感元件．以惠更斯電橋作為測(cè)量電路。它的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高、測(cè)量范圍廣、性能穩(wěn)定可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于集成化：頻響特性好，環(huán)境因素適應(yīng)能力強(qiáng)等。因此廣泛應(yīng)用在稱重系統(tǒng)中。在電阻應(yīng)變式稱重傳感器中，R。R：，R。R,4個(gè)應(yīng)變片電阻組成的橋式測(cè)量電路如圖1所示。E為激勵(lì)電壓，v。為傳感器的輸出電壓。

2.數(shù)據(jù)處理

2．1數(shù)字濾波

     盡管系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)了低通濾波．且A／D轉(zhuǎn)換器也有抗50Hz／60Hz的陷波器．但是這僅對(duì)高頻干擾和工頻干擾有較好的效果，都不能排除低頻的脈沖干擾。單片機(jī)系統(tǒng)所用到的數(shù)字濾波方法很多，本設(shè)計(jì)采用數(shù)字去極值移位平均濾波技術(shù)來(lái)抑制低頻干擾。當(dāng)濾波器的長(zhǎng)度取N(N>2)時(shí)，在RAM中建立一個(gè)隊(duì)列．依次存放N個(gè)采樣MD值，每次采樣前，隊(duì)列前移一次。并把隊(duì)首數(shù)據(jù)丟掉，新的采樣值放在隊(duì)尾。然后找出隊(duì)列的最大值和最小值。余下的N一2個(gè)值求算術(shù)平均值即為本次濾波結(jié)果。

2．2傳感器的曲線校正

     由于不同稱重條件下所用的電阻應(yīng)變式傳感器的廠商生產(chǎn)條件不同．而且量程、靈敏度等規(guī)格不同，所以不同傳感器的特性以及非線性誤差不同；即使相同廠商的同種規(guī)格的傳感器特性也會(huì)有所差異。因此，變送器必須具有對(duì)傳感器標(biāo)定的功能以實(shí)現(xiàn)其對(duì)電阻應(yīng)變式傳感器的通用性。

2．3標(biāo)度變換

    根據(jù)工作原理．只要把采樣傳感器電壓的MI)轉(zhuǎn)換值代人式(3)，即可得出當(dāng)前所稱物體的重量。但是考慮到秤臺(tái)的重量和有可能帶來(lái)的累積誤差，同時(shí)為了滿足不同工作條件下的精度要求而自由設(shè)定，本設(shè)計(jì)采用如下方法進(jìn)行標(biāo)度變換。

2．4消除零漂

    零位的穩(wěn)定性是影響系統(tǒng)測(cè)量精度的重要因素。隨著環(huán)境不同電子元器件的特性會(huì)有所不同，另外由于不同傳感器的靈敏度也可能不一樣；因此。會(huì)造成不同程度的零點(diǎn)漂移，但是這種漂移用硬件方法來(lái)克服很難做到。本設(shè)計(jì)采用開(kāi)機(jī)自動(dòng)清零、零位跟蹤和手動(dòng)置零三種軟件的方法來(lái)消除系統(tǒng)零漂。系統(tǒng)啟動(dòng)后自動(dòng)監(jiān)測(cè)秤臺(tái)是否有物體，若有就把此時(shí)值Go保存在RAM中，每次獲取物體重量之后由系統(tǒng)自動(dòng)減去％在工作狀態(tài)系統(tǒng)不斷監(jiān)測(cè)是否小于設(shè)定的門(mén)限值，若小于也把此時(shí)值A(chǔ)G也保存在RAM中．每次獲取物體重量之后由系統(tǒng)自動(dòng)減去AG；若系統(tǒng)有較大的漂移且超出了設(shè)定的門(mén)限值，則可以采取手動(dòng)置零。把當(dāng)前結(jié)果△Go保存在RAM中；每次采樣后計(jì)算得到的重量值分別減去以上三個(gè)狀態(tài)值就得到了要顯示輸出的結(jié)果，即物體的實(shí)際稱量值。

3.軟件設(shè)計(jì)

   本變送器分標(biāo)定和用戶兩個(gè)狀態(tài)．由對(duì)應(yīng)的標(biāo)定開(kāi)關(guān)決定。標(biāo)定狀態(tài)主要實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)設(shè)置、傳感器的標(biāo)定、參數(shù)的存貯；用戶狀態(tài)主要實(shí)現(xiàn)狀態(tài)初始化、MD采樣、數(shù)字濾波、零漂處理、鍵盤(pán)掃描、顯示等功能同時(shí)本設(shè)計(jì)采用中斷方式實(shí)現(xiàn)重量數(shù)據(jù)通訊輸出。

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