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1引言
在工業(yè)應(yīng)用中，經(jīng)常需要將一些顆粒狀或粉狀的物料進(jìn)行定量包裝或配料控制。例如粉狀農(nóng)藥或食用調(diào)味料的定量小包裝、冶煉系統(tǒng)中的配料系統(tǒng)等。在過去的應(yīng)用中經(jīng)常釆用定容式的計(jì)量控制方法，即使用特定容積的容器,通過控制物料的體積來達(dá)到定量的目的，如螺旋推進(jìn)式給料器等。隨著應(yīng)用中精度控制及速度要求的不斷提高，定容式的計(jì)量控制方法已經(jīng)逐漸不能滿足需要。稱重式振動(dòng)給料器是一種理想的取代方案。
2工作原理分析
稱重式振動(dòng)給料器的主要工作過程如下：系統(tǒng)啟動(dòng)后，將待包裝物料的重量通過稱重控制儀表鍵盤輸入到儀表，然后按下開始鍵，使大小振動(dòng)器開始振動(dòng)、下料。物料落入秤斗中，當(dāng)稱得的重量與所設(shè)定的重量值相差不大于50g時(shí)，大振動(dòng)器停止振動(dòng)，小振動(dòng)器繼續(xù)振動(dòng)放料；當(dāng)稱得的重量與所設(shè)定的重量值相等時(shí)，小振動(dòng)器停止放料，進(jìn)入卸料等待狀態(tài)。在光電檢測(cè)器1檢測(cè)到有包裝袋放到預(yù)定位置后，則啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)并帶動(dòng)稱重斗翻轉(zhuǎn)；當(dāng)光電檢測(cè)器2檢測(cè)到秤斗翻轉(zhuǎn)到預(yù)定位置后，就關(guān)閉電機(jī)停止翻轉(zhuǎn),并等待一段時(shí)間讓物料卸完，然后電機(jī)帶動(dòng)秤斗開始自動(dòng)反轉(zhuǎn)；當(dāng)光電檢測(cè)器3檢測(cè)到秤斗回復(fù)到原位后，便停止電機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)大小振動(dòng)器，開始放料。如此反復(fù)，完成整個(gè)工作任務(wù)。其工作流程如圖1所示。
在投入使用前，由于秤斗本身有一定的重量，要對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。通過標(biāo)定可以把稱重斜率、秤斗重量存入片外掉電保持存儲(chǔ)器中，以備稱重時(shí)調(diào)用其值來計(jì)算

圖1系統(tǒng)工作流程圖
物料的實(shí)際重量。其公式如下
實(shí)際物重=稱重斜率X（A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)-秤斗重量）
3系統(tǒng)硬件框圖
本系統(tǒng)主要由稱重斗、振動(dòng)給料器和控制儀表等組成。在整個(gè)系統(tǒng)中，控制儀表為核心部分。控制儀表硬件電路部分主要由信號(hào)釆集與處理、A/D轉(zhuǎn)換、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、LED顯示、鍵盤等單元模塊電路組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
3-1單片機(jī)的選擇
為了節(jié)省片外存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，提高單片機(jī)的運(yùn)行速度，我們決定使用于89C51兼容的由臺(tái)灣華邦公司生產(chǎn)的W77E58。
3-2運(yùn)放的選擇

圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
由于從傳感器輸出的電壓信號(hào)很微弱，所設(shè)定傳感器靈敏度為2mV/V,當(dāng)供電電壓為9V時(shí),傳感器的滿負(fù)輸出僅為18mV,所以這個(gè)信號(hào)在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換前需要通過運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，由于后級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換的精度要求較高，所以此處對(duì)運(yùn)算放大器的精度要求比較高。綜合以上考慮，此處采用高精度低漂移的運(yùn)放，用于設(shè)置運(yùn)算放大倍數(shù)的電阻也采用高精度的電阻器。在本系統(tǒng)中所采用的運(yùn)放是BB公司的OPA2277,電阻采用蚌埠貝迪斯的E2系列高精密電阻,具體計(jì)算公式如下：
本系統(tǒng)的放大倍數(shù)為:R6/R5=16O
分辨率:在本系統(tǒng)中24位的分辨率只用到16位，用百分?jǐn)?shù)表示為
1—65536=0.00015%
因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的壓力傳感器的滿量程輸出為18mV,A/D轉(zhuǎn)換器的最小電壓值為
18X0.00015=0.00027mV
3.3A/D轉(zhuǎn)換器的選擇
由于衡器工作的實(shí)時(shí)性，對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器的速度和精度要求比較高。為提高采樣的準(zhǔn)確性,釆用電阻應(yīng)變片式壓力傳感器來感應(yīng)壓力的變化，通過轉(zhuǎn)換電橋放大輸給A/D轉(zhuǎn)換器。為了提高轉(zhuǎn)換精度我們采用了24位串行的A/D轉(zhuǎn)換器ADS1210。
4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
從工作原理來看整個(gè)系統(tǒng)的工作過程大致可以分為4個(gè)步驟：
(1)鍵盤設(shè)置、控制過程。通過鍵盤可以設(shè)置所要稱量的重量、顯示的分辨率、稱重的精度等。
(2)單片機(jī)從A/D轉(zhuǎn)換器讀取釆樣數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理過程。這一過程是稱重控制儀表的核心部分，也是軟件程序編輯的重點(diǎn)。
(3)顯示過程。具有一定的實(shí)時(shí)性。
(4)對(duì)外控制過程。通過這一過程可以及時(shí)了解到何時(shí)停止大振動(dòng)器、何時(shí)停止小振動(dòng)器、何時(shí)稱重完成、何時(shí)接料、卸料等。
這4個(gè)過程在某種程度上可以說是同時(shí)完成的，這就要求在程序設(shè)計(jì)上對(duì)其進(jìn)行不停的循環(huán)掃描。

從系統(tǒng)上電時(shí)刻起，主程序便開始運(yùn)行。首先進(jìn)行各種初始化(包括ADS1210的初始化、單片機(jī)本身的一些初始化、從AT24C02中讀取標(biāo)定值等)。之后程序便進(jìn)入了正式的主循環(huán)，即對(duì)上述4大過程進(jìn)行分別掃描、判斷，這樣周而復(fù)始,直至完成所有的稱量工作。5結(jié)論
目前，該設(shè)備已投入使用，實(shí)際運(yùn)行表明，該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單,性能價(jià)格比高，滿足設(shè)計(jì)要求。作為一個(gè)可自動(dòng)加配料、稱重和卸料的電子衡器,靜態(tài)稱重的精度滿足國家三級(jí)秤的要求，符合國家對(duì)包裝行業(yè)包裝精度的強(qiáng)制鑒定標(biāo)準(zhǔn)。具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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