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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)備立項的測土配方施肥生產(chǎn)設(shè)備科技項目中, 需要研制相應(yīng)配套的定量包裝控制器設(shè)備。本項目因此而進(jìn)行了立項研制工作。本產(chǎn)品設(shè)計主要用于測土配方肥料生產(chǎn)中的自動定量包裝, 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、實時顯示、實時控制、系統(tǒng)實時調(diào)整, 用戶可以充分享受自動化帶來的便捷。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)計思路

定量包裝控制器是一種對秤筒和定量調(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, 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, 在按鍵上及顯示界面均為中文字符, 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, 實現(xiàn)顯示、功率控制的完備系統(tǒng)。

  1.3.1 定量秤的信號采集部分( 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( 重力) 轉(zhuǎn)換成模擬電信號( 如電壓、電定等)。選擇高精度的放大器, 并設(shè)計高精度的濾波電路對采集到的模擬信號進(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。軟件設(shè)計主要是單片機(jī)軟件設(shè)計。單片機(jī)軟件主要實現(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。

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, 實現(xiàn)顯示、功率控制的完備系統(tǒng)。

 2 電路設(shè)計

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, 美國某公司出品。稱重控制器的功率輸出部分的核心芯片是德國某公司出品的 TLE7230G。

ADS1211 是精密、高動態(tài)范圍、自我校準(zhǔn)的 24 位△- ∑模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換器, 可實現(xiàn)超高分辨率的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換。其具有以下特點: 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)部自動校準(zhǔn); 可編程關(guān)斷頻率高達(dá)15.6KHz; 共有 4 組模擬信號輸入復(fù)用通道。

 3 軟件設(shè)計

本產(chǎn)品采用 C 語言編程, 具有良好的通用性和移植性。

 4 結(jié)論

本產(chǎn)品研制成功后, 通過某廬江公司在BB 肥生產(chǎn)線實際使用,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)生顯著的社會效益。

 

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