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土壤肥料工作是農業(yè)技術推廣工作的重要組成部分,在安徽農業(yè)大學今年準備立項的測土配方施肥生產設備科技項目中, 需要研制相應配套的定量包裝控制器設備。本項目因此而進行了立項研制工作。本產品設計主要用于測土配方肥料生產中的自動定量包裝, 也可推廣應用在化肥、飼料、糧油等行業(yè)的產品定量稱重包裝, 可以極大地提高生產效能, 降低生產成本。

1 產品的組成及設計思路

 1.1 組成

本產品主要由液晶顯示器模組、功率輸出控制、模擬/ 數(shù)字轉換、電源轉換、微處理器控制、串口通訊等部分組成, 可以完成設備稱重、實時顯示、實時控制、系統(tǒng)實時調整, 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)字轉換電路部分、中央控制部分和功率輸出部分。

 1.2 設計思路

定量包裝控制器是一種對秤筒和定量調節(jié)器所定過的物料定量進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,據此來改變定量調節(jié)器參數(shù), 從而達到定量控制目的。

本產品解決了目前市場上同類產品中存在的不足, 在功能、技術和市場定位上, 突破了同類產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)字轉換器, 保證稱重設備的準確性、穩(wěn)定性及可靠性。②采用通用型設計, 將流量秤、定量包裝秤、配料秤等稱重設備的功能集成為一體, 通過菜單可自由選擇、切換。③功能設置根據中國人的習慣、喜好, 采用中文下拉式菜單來引導用戶操作本系統(tǒng), 讓用戶真正地感受到產品帶來的方便和人性化,真正做到以人為本的產品理念。④人性化的面板按鍵設置簡潔、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模擬/數(shù)字轉換電路后, 傳至微處理器進行統(tǒng)一調度, 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( 應變傳感器), 把非電信號( 重力) 轉換成模擬電信號( 如電壓、電定等)。選擇高精度的放大器, 并設計高精度的濾波電路對采集到的模擬信號進行處理。

  1.3.2 定量秤稱重顯示控制器的數(shù)據處理部分( 數(shù)字系統(tǒng)模塊) 。以 STC89C58RD+單片機為中心的數(shù)據處理系統(tǒng),數(shù)據顯示、數(shù)據通訊部分。STC89C58RD+單片機接收 A/D芯片轉換數(shù)據, 通過軟件對數(shù)據進行處理, 再通過串口通訊控制執(zhí)行機構, 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計。軟件設計主要是單片機軟件設計。單片機軟件主要實現(xiàn)數(shù)據處理、儀表外設(按鍵)控制、功能菜單顯示以及與串口的數(shù)據通訊等。

稱重傳感器獲得的重量信息經模擬/ 數(shù)字轉換電路后,傳至微處理器進行統(tǒng)一調度, 實現(xiàn)顯示、功率控制的完備系統(tǒng)。

 2 電路設計

稱重控制器的核心部分是模擬/ 數(shù)字轉換部分, 該部分由 24 位模擬/ 數(shù)字轉換芯片 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、自我校準的 24 位△- ∑模擬/ 數(shù)字轉換器, 可實現(xiàn)超高分辨率的數(shù)字信號轉換。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; 內部自動校準; 可編程關斷頻率高達15.6KHz; 共有 4 組模擬信號輸入復用通道。

 3 軟件設計

本產品采用 C 語言編程, 具有良好的通用性和移植性。

 4 結論

本產品研制成功后, 通過某廬江公司在BB 肥生產線實際使用,效果良好, 達到預期的效果。本產品可以廣泛用于化工、糧油、肥料等行業(yè)的自動化控制設備中, 也可在國家最近大力發(fā)展扶持的農業(yè)自動化以及配方肥料的生產中將能獲得應用, 具有良好的應用前景,有利于推進相關領域的技術進步, 從而產生顯著的社會效益。

 

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