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我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的繁榮和發(fā)展，促進(jìn)了對定量包裝商品需求的不斷增長。例如以零售商品為例，根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，美國零售市場中定量包裝商品的銷售量占95%以上，我國零售市場上定量包裝商品的銷售量也己經(jīng)達(dá)到70%左右m,并且其數(shù)量將隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而不斷擴(kuò)大。
本文所研制的自動(dòng)定量稱重控制儀，屬于國際法制計(jì)量組織0IML(OrganizationofInternationalLegalMetrology)國際建議R61—1所稱之重力式自動(dòng)裝料衡器(AutomaticGravimetricFillingInstrument)中的控制裝置⑵。在我國，自動(dòng)裝料衡器又稱之為定量自動(dòng)衡器，有些場合還可稱為定量包裝秤、打包秤、灌包秤或打包機(jī)。0ILM把重力式自動(dòng)裝料衡器定義為“通過自動(dòng)稱量把散狀物料分成預(yù)定且實(shí)際上相對恒定質(zhì)量的裝料，并將其裝入容器的衡器”
1.1自動(dòng)定量衡器技術(shù)綜述
1.1.1電子衡器的分類
電子稱重裝置主要由承載器、稱重傳感器和稱重儀表三部分組成。按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可將電子類衡器作如下劃分'氣
一、按測試系統(tǒng)劃分
1.靜態(tài)型。靜態(tài)電子衡器是把被稱量物體穩(wěn)定的放置于電子衡器上進(jìn)行測量的，目前這種類型的電子衡器使用范圍最為廣泛。
2.動(dòng)態(tài)型。動(dòng)態(tài)電子衡器是在靜態(tài)電子衡器的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一種新型電子衡器，它所測量的是隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量。
二、按稱量方式劃分
1.接觸式測量。接觸式測量主要是通過傳感器直接與被測量的運(yùn)動(dòng)物體直接接觸而獲得動(dòng)態(tài)信號(hào)，并對此動(dòng)態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理來獲取真實(shí)的質(zhì)量信息。
2.非接觸式測量。非接觸式測量則主要是利用輻射傳感器來獲取運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)態(tài)信號(hào)，并加以分析以得到真實(shí)的質(zhì)量信息。
1.1.2自動(dòng)定量衡器技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展概況
在近百年的歷史中，稱重技術(shù)大致經(jīng)歷了以下四個(gè)發(fā)展階段；大約半個(gè)多世紀(jì)的機(jī)械式裝置模擬測量階段；20世紀(jì)50?60年代進(jìn)入了機(jī)電衡器階段；20世紀(jì)70?80年代進(jìn)入了電子測量階段；自20世紀(jì)80年代以來，全面進(jìn)入了數(shù)字化測量及微機(jī)智能化測量的階段‘制句。
一、國外發(fā)展情況
無論在技術(shù)水平、品種還是規(guī)模等方面，發(fā)達(dá)國家的電子稱重設(shè)備都達(dá)到了較高水平。
技術(shù)水平方面的主要標(biāo)志是準(zhǔn)確度、長期穩(wěn)定性和可靠性。目前，作為貿(mào)易結(jié)算用的靜態(tài)秤（如平臺(tái)秤），己能達(dá)到OIML規(guī)定的3000d（分度），最高的可以達(dá)到6000d;在穩(wěn)定性方面，要求一年內(nèi)不允許超差；在可靠性方面，稱重桂感器正常使用條件下的壽命一般在十年以上，儀表的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）都超過2000小時(shí)，有些產(chǎn)品達(dá)到了5000小時(shí)。由于加強(qiáng)了應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，能夠適應(yīng)高溫、振動(dòng)、粉塵、電磁干擾等各種惡劣使用環(huán)境條件，準(zhǔn)確度一般能達(dá)到0.1—0.3%左右‘氣
在品種方面，隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要和新技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了一些新品種，如電腦組合定量秤、高速自動(dòng)定量秤等。這些自動(dòng)秤往往與生產(chǎn)過程緊密結(jié)合，成為生產(chǎn)線的一個(gè)組成部分，或者與生產(chǎn)機(jī)械組合成機(jī)電一體化設(shè)備。
在功能上也比較齊全，大部分是用軟件來實(shí)現(xiàn)。這些功能包括；各種參數(shù)的設(shè)定，如分度值、最大量程、小數(shù)點(diǎn)、固定皮重等設(shè)定；零點(diǎn)自動(dòng)跟蹤；自動(dòng)去皮；量程自動(dòng)校準(zhǔn)；動(dòng)態(tài)檢測；開機(jī)自檢和故障診斷；停電數(shù)據(jù)保護(hù)；超載報(bào)警；非線性補(bǔ)償；以及毛重、凈重、皮重和累加值的顯示等。
在規(guī)模上，國外衡器制造業(yè)己是很發(fā)達(dá)的工業(yè)。據(jù)資料介紹，日本1995年時(shí)電子衡器的年產(chǎn)量就已經(jīng)達(dá)到623萬臺(tái)、產(chǎn)值達(dá)880億日元，是世界上出口電子衡器最多的國家國。
在稱重儀表方面，由于采用了低漂移高增益放大器、電可擦存儲(chǔ)器(EEPR0M)和非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器(NOVRAM)、A-S調(diào)制型模數(shù)轉(zhuǎn)換器和智能稱重傳感器等新技術(shù)閭闖網(wǎng)，使其性能和功能都有了很大提高。為了便于與計(jì)算機(jī)通信，稱重儀表配有各種輸出接口供選用，如RS232C、RS485等，有些還采用無線傳輸方式。
二、國內(nèi)發(fā)展情況
我國從六十年代中期開始研制和生產(chǎn)電子秤，初期為模擬指針式，后來發(fā)展成數(shù)字式。自八十年代初以來，與國外開展了技術(shù)交流和合作，引進(jìn)了一批樣機(jī)、生產(chǎn)技術(shù)和加工測試設(shè)備，通過消化、吸收和改造，使電子稱重裝置的綜合水平有了很大的提高，產(chǎn)品發(fā)展到幾十種。但總的來說，我國電子稱重裝置只相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家八十年代中期的水平'％
我國同發(fā)達(dá)國家差距的突出表現(xiàn),在于電子衡器在各領(lǐng)域所使用的各種衡器中所占百分比數(shù)量方面。在我國，電子衡器在工業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H使用的各種衡器中所占比例為40.8%,商用領(lǐng)域所占比例為6.4%；而發(fā)達(dá)國家工業(yè)領(lǐng)域中電子衡器所占比例為80?90%,商用領(lǐng)域?yàn)?0?60%。差距的第二個(gè)表現(xiàn)是品種尚少，功能不齊全。目前，國內(nèi)500g以下范圍的小秤量定量包裝機(jī)占了絕大多數(shù)，500g以上定量包裝機(jī)生產(chǎn)廠家相對較少；再次是產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性不夠理想，某些關(guān)鍵元件尚依賴于進(jìn)口“氣
近年來，我國自動(dòng)定量稱重衡器技術(shù)發(fā)展很快，并且已經(jīng)成為衡器行業(yè)中發(fā)展最迅速的產(chǎn)品種類。例如，將模糊控制技術(shù)應(yīng)用于定量稱重[161[17][1S]以及在電阻應(yīng)變式稱重傳感器方面采用蠕變補(bǔ)償四、模糊補(bǔ)償紅和滯后補(bǔ)償皿皈技術(shù)等。
三、發(fā)展方向展望
定量稱重衡器已日益滲透到幾乎全部工業(yè)領(lǐng)域和生產(chǎn)過程，而且將不再是單純的稱重計(jì)量，而是向多參數(shù)、多專業(yè)綜合控制方面拓展，逐漸形成多元化智
能管理和控制系統(tǒng)。這種橫縱兩個(gè)方向的深入發(fā)展，大體可以概括為以下幾個(gè)方面啊総
1.網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化。通過計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上通訊和遠(yuǎn)程計(jì)量，形成物流管理網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)各部門同時(shí)共享稱重信息。
2.質(zhì)量控制。在配料系統(tǒng)中，單純的稱重計(jì)量是不能完成配料的。為此，衡器稱重需結(jié)合化學(xué)分析，即兼有成分測控功能。
3.工藝控制機(jī)。即除了具有稱重功能以外，還需檢測或保證其它物理參數(shù)的多參數(shù)控制機(jī)。
4.定量包裝機(jī)。它已不是單一的稱重衡器，而是將機(jī)械、電氣、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制與衡器融為一體的機(jī)電結(jié)合的智能化設(shè)備。
總之，智能化、自動(dòng)化、多功能化將成為現(xiàn)代定量稱重技術(shù)的發(fā)展方向網(wǎng)。
1.2研究本課題的意義
定量稱重電子衡器是當(dāng)今世界衡器技術(shù)發(fā)展的前沿產(chǎn)品，它能有效的解決稱重過程中速度和準(zhǔn)確性難以統(tǒng)一的問題，而這兩個(gè)指標(biāo)卻又是定量稱重衡器最重要的性能指標(biāo)?，F(xiàn)在我國一些中小企業(yè)中所使用的機(jī)械衡器，雖然在一定程度上可保證稱量精度，但高效是絕對無法做到的。
作為一個(gè)人口大國，我國定量包裝商品的需求量很大。據(jù)調(diào)查，單單冶金企業(yè)每年新增和更換的各類工業(yè)電子秤就達(dá)約5000臺(tái)，而其它工業(yè)及商業(yè)部門也都需要裝備數(shù)量很大的電子稱重裝置。面對國內(nèi)巨大的需求，我國自動(dòng)定量稱重控制儀表技術(shù)相對落后的現(xiàn)狀亟需改變。期望本課題的研究工作，能夠?qū)Ω纳莆覈詣?dòng)定量稱重控制儀表技術(shù)相對落后的局面有所貢獻(xiàn)。
1.3本論文完成的主要工作
本論文利用ATmega32L單片機(jī)和電阻應(yīng)變式稱重傳感器，研制了一種新型的定量稱重控制儀，所完成主要工作如下：
1.在對國內(nèi)外定量稱重控制現(xiàn)狀進(jìn)行綜述的基礎(chǔ)上，指出了定量稱重控制技術(shù)的發(fā)展趨勢；
2.介紹了定量稱重控制儀的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其所具有的功能和特點(diǎn)；
3.設(shè)計(jì)了以ATmega32L為核心微控制器的稱重控制處理單元以及信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)釆集電路、顯示和鍵盤電路、系統(tǒng)的輸入和輸出電路、系統(tǒng)的電源電路和電源監(jiān)控電路等電路系統(tǒng)；
4.選用了靈敏度和滿度分辨率高、非線性誤差和溫漂系數(shù)小、性能穩(wěn)定的高精度電阻應(yīng)變式稱重傳感器和△-£型24位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換處理芯片ADS1251,保證了系統(tǒng)的測量精度和準(zhǔn)確度；
5.設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的控制功能程序、鍵盤及顯示控制程序等軟件系統(tǒng)。利用控制功能程序?qū)崿F(xiàn)了三級(jí)給料定量稱重過程的自動(dòng)控制、提前量數(shù)據(jù)的自行修正、包裝數(shù)據(jù)的自動(dòng)保存等多項(xiàng)實(shí)用功能，并采用了軟件控制策略較好地解決了稱量速度與精度之間的矛盾；
6.在采取硬件濾波措施的同時(shí)，釆用了由軟件程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)字濾波算法，可通過改變?yōu)V波算法數(shù)學(xué)模型中的濾波深度參數(shù)來調(diào)整系統(tǒng)測量的準(zhǔn)確度；
7.總結(jié)了本系統(tǒng)中的軟硬件可靠性技術(shù)應(yīng)用情況；
8.進(jìn)行了系統(tǒng)穩(wěn)定性、靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能測試實(shí)驗(yàn)，并通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析,驗(yàn)證了本控制儀的穩(wěn)定性以及定量稱重控制的準(zhǔn)確度和精確度；
9-對研制工作進(jìn)行了總結(jié)，并對系統(tǒng)今后的改進(jìn)和完善提出了若干建議。

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