電子臺秤定量稱重儀表的設計原理
隨著電子技術和微電腦的快速發展，智能稱重儀表在計量、定量稱重等系統的應用越來越廣泛。本文介紹的智能型數字顯示稱重儀表，采用嵌入式單片計算機，其顯著特點是集高精度計量、在線通訊、在線修改參數、報警及實時顯示等于一身，定量稱重儀表的大部分功能集成于一塊電路板上，儀器可靠性高、體積小，便于用戶安裝使用。系統采取了特殊的自診斷、保護和抗干擾措施，具有較高的實用價值。
定量稱重儀表主要技術參數及功能
l、量程：單位Kg或g，zui大為99999Kg(或g)，量程自動轉換，測量精度為±0．1％。
2、回差：量程的干分比，zui大為999。
3、報警上、下限：量程的干分比，zui多三位，共4路。
4、皮重：默認值為零，具體數值可由鍵盤或上位機輸入。
5、動態補償方式：由鍵盤設置或由上位機指令補償。
6、顯示錯誤信息：如補償信息丟失、校秤信息丟失、皮重信息丟失、量程信息丟失、零點及滿標度信息丟失等。為適于定量包裝生產過程的稱重，該儀器內置了一個簡單實用的消除稱重誤差的控制算法。由于稱重系統主要由傳感器誤差、定量稱重儀表誤差及干擾誤差組成，電子臺秤前兩種誤差是由系統硬件決定的，為系統所固有，而干擾誤差主要來自于稱量體的振動、喂料機構的慣性、料倉的壓力變化、物料流動狀態的變化以及物料對稱量體的沖擊、落差等。這些可稱為稱重過程中的干擾因素，是隨機的。該儀器采用預估補償值和修正控制值來跟蹤這些隨機干擾的變化，以此達到消除或盡可能減少干擾所引起的稱重誤差的目的。其具體過程如下：
先求出誤差預估補償值：
N的取值既不能太大，也不能太小。若太大，會降低稱重儀器對隨機干擾的跟蹤靈敏度，嚴重時甚至形成數據飽和現象，起不到及時跟蹤的目的：若太小，則受單次稱重干擾的影響較大，容易造成后續稱量中的虛假補償。因此，N的取值大小要由具體情況及試驗確定。
在求出稱量誤差的平均值后，采用下面的修正公式來更改控制值：
式中，u(K+1)為第K+1次的控制值，d為e跟蹤范圍的上很。
上式中的修正算法表明，當]el>d時，控制系統的給定值需要新設定，以消除干擾的影響，使控制系統盡快趨于穩定，對精度要求不是很高的控制系統，d值可取設定值的5％。該預估補償算法無需建立系統的新的數學模型，算法簡單且易于計算，能有效提高稱重系統的控制性能。
與上位機的通信協議
該儀器在接入測控系統時，其通信網絡拓撲形式為上位機一點對下位機多點形式，電子臺秤因此作為下位機的該稱重儀表必須有自己的站號，該站號可由用戶予以設置。此外，用戶還可以設置通信時的波特率。該定量稱重儀表以ASCII碼數據形式與上位機進行串行通訊，一臺上位機zui多可與256臺稱重儀表通信，通信內容如下：
l、上位機向下位機
傳送數據長度固定，共為30字節，其中導引碼2字節，分機站號2字節，分站1、2號通道設置參數種類一致，分別為通道量程5字節(高位在前)，回差3字節，報警上限、下限各3字節，補償方式1字節(1表示下位機自動補償，0表示上位機指令補償)，異或值校驗字2字節。
2、下位機往上位機
傳送的數據長度固定，共為16字節，其中導引碼2字節，分機站號2字節，數據12字節，即每通道6字節，具體為顯示值5字節，數據性質說明1字節(如凈重、毛重數據等)，異或值校驗2字節。
該定量稱重儀表采用嵌入式計算機及其外圍接口電路技術，既可單機使用也可作為下位機方便入網，組成功能更為齊全的測控系統。通過合理的軟硬件優化和集成，該稱重儀表具有較高的性能價格比。經現場使用，實際運行表明，該稱重儀表參數設置方便，顯示清晰，電子臺秤具有較強的穩定性及抗干擾能力，使用方便，儀器的精度較高，具有一定的推廣價值。
稱重儀表硬件設計原理
該定量稱重儀表可同時接入二路拉壓傳感器輸入信號，并可為電子臺秤傳感器提供橋路電壓，A／D采用∑—— △型高精度模數轉換器，單片機采用內置8KFlashRAM的AT89C52，由于不需外擴程序儲存器，可有效減小線路板面積，提高工作穩定性。采用E2PROM 型的X5045作為數據存儲器，存儲工作過程中所需的某些參數。鍵盤用于參數的設置，本設計采用4個薄膜按鍵，通過鍵值組合及顯示提示，可完成多組參數的鍵入及多組信息的顯示，如波特率設置、稱量的皮重顯示等。顯示為雙6位LED，其中第l位為毛、凈重或動態補償狀態指示，后5位為稱重值。通訊接口采用RS一485方式，其有效運傳距離為1200米，便于現場組成測控系統。在儀表的后置面板上，安裝了20個接線端子，分別用于拉壓傳感器工作電源的輸出、儀表交流電源的輸入及稱重上、下限報警的輸出。為方便用戶的使用，所有報警輸出均采用繼電器觸點形式。中的D／A轉換用于有計量控制系統時的控制系統的給定。
電子臺秤定量稱重儀表的設計原理
