基于電磁力平衡傳感器的在線稱量系統(tǒng)的研制.pdf

1、目前有些流水化生產(chǎn)線上產(chǎn)品的稱重或者配料還是采用人工控制的方式，這種方式不但耗用了大量的人力，也是高速生產(chǎn)和質(zhì)量管理的瓶頸。為解決這個瓶頸問題，亟需要與之相適應的稱重計量裝置。本設(shè)計就是為解決高速生產(chǎn)中的質(zhì)量控制問題而研制的實時在線的稱重系統(tǒng)。 首先，在了解和分析在線動態(tài)稱重技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，引出了本次畢業(yè)設(shè)計的目的和意義，列出了本次設(shè)計的重點和難點。 其次，將目前常用的幾種類型的稱重傳感器的特點及優(yōu)缺點進行比

2、較，分析了電磁力平衡傳感器在本次設(shè)計中的優(yōu)勢及其特性，重點對電磁力平衡傳感器的工作原理做了介紹，其工作原理是通電導線在磁場中受到的安培力和物體所受的重力平衡的原理，當磁場強度B、導線長度L為恒定值時，所需要的物體的重量就與電流的大小成正比。該傳感器采用主動控制的測量方式，具有電阻應變片式傳感器所無法比擬的優(yōu)點，可達到更高的精度和更快的響應速度。在文中以系統(tǒng)方框圖并建立力學數(shù)學模型的方式對開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)進行了比較，電磁力平衡傳感器基于

3、閉環(huán)控制的工作方式，相比開環(huán)控制，精度高，對外部擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化敏感度低。 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟硬件設(shè)計在文中做了具體介紹。整個系統(tǒng)分為三個部分，即輸送部分，稱重部分和輸出部分。輸送裝置將稱重產(chǎn)品傳送至稱重臺，在經(jīng)過稱重臺的瞬間完成稱重過程，在輸出部分，根據(jù)預設(shè)信息判斷產(chǎn)品是否合格及是否進行剔除動作。傳感器輸出數(shù)據(jù)的采集和控制電路中采用了PID調(diào)節(jié)的控制方法，大大改善了系統(tǒng)的動態(tài)特性，響應速度快而穩(wěn)態(tài)誤差小。模數(shù)轉(zhuǎn)換方式上選

4、用脈寬調(diào)制式的A/D轉(zhuǎn)換方式，精度高。在電路中采用ALTERA的MAX II系列CPLD器件EPM570代替?zhèn)鹘y(tǒng)的74系列芯片進行信號處理，其硬件結(jié)構(gòu)由軟件完成，具較強的靈活性。主控芯片采用ATMEL的AVR單片機ATmega16L，采用中斷方式讀取經(jīng)EPM570處理后輸出的數(shù)據(jù)，根據(jù)得到的重量信息判斷是否打開剔除裝置及報警電路。MCU與上位機之間采用串口通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。上下位機間的通訊采用RS-485方式得到，相比RS-23

5、2具有更高的可靠性。軟件設(shè)計中，主要介紹了程序主體的編程思路和流程圖的設(shè)計，對可編程邏輯器件EPM570的編程操作，還簡單介紹了上位機軟件設(shè)計中的一些關(guān)鍵問題。上位機軟件對串口數(shù)據(jù)進行接收并處理，繪制出實時的重量折線圖和直方圖，并計算出平均值、標準差等，采用后臺數(shù)據(jù)庫保存信息，以便日后進行查詢，統(tǒng)計等。 為得到一個可靠的、高性能的系統(tǒng)，文中還介紹了一些系統(tǒng)可靠性設(shè)計的軟硬件措施及PCB布線注意事項。對信號的判別及處理在得到準確可靠