专利名称：动态电子吊秤的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种与起重机械配合工作的称量装置，特别涉及一种进行动态条件下称量的动态电子吊秤。
本实用新型的目的可通过以下措施来实现本实用新型的动态电子吊秤包括设置在秤体外壳内的数据采集电路、无线发射机、称重传感器，在称重传感器的上端通过连接件安装有一吊环，在称重传感器的下端通过连接件安装有一吊钩，在称重传感器的轴线方向上安装有上、下两只加速度计。
本实用新型中所述的加速度计为伺服式加速度计。
本实用新型的动态电子吊秤在已知吊索长度的情况下，利用两只加速度计的一次测量值即可推算出重物处沿吊索方向的加速度值，从而在瞬间即可完成动态称重的补偿计算；在吊索长度未知的情况下，则可通过间隔一段时间的两组测量值完成补偿计算。该动态电子吊秤具有零点稳定，测量精度高的特点。
图1是本实用新型的动态电子吊秤秤体结构示意图。
图中1是吊环，2是发射天线，3是上连接件，4、9是伺服式加速度计，5是数据采集电路，6是无线发射机，7是称重传感器，8是秤体电池组，10是秤体外壳，11是下连接件，12是吊钩。
图2是动态电子吊秤秤体部分原理方框图。
图中7是称重传感器，14、16、18是A/D转换电路，4、9是伺服式加速度计，19是微处理器，6是无线发射机，2是发射天线，8是秤体电池组。
其原理如下称重传感器7输出的称重信号的电压模拟量送入A/D转换电路14的模拟量输入端，伺服式加速度计4、9的电压模拟量输出送到A/D转换电路16、18的模拟量输入端，A/D转换电路14、16、18输出的数字量送入微处理器19的I/O接口，由微处理器19输出的串行信号送入无线发射机6的调制信号输入端，无线发射机6的射频信号经由发射天线2发射出，传输到仪表部分的接收天线23。
图3是仪表部分原理方框图。
图中23是接收天线，24是无线接收机，25是微处理器，26是键盘，27是显示器，28是打印机，29是数据传输接口。
其原理如下无线接收机24将由接收天线23接收到的无线信号以串行信号的方式送到微处理器25的串行接口，微处理器25进行数学处理计算出重物的质量，通过显示器27显示，并可通过打印机28打印出来或通过数据接口29向上位机传输，通过键盘26可控制仪表的工作状态或输入吊索长度等计算需要的数据。
图4是动态电子吊秤受力分析简图。
图中F是吊索张力，m是被称重物的质量，g是重力加速度，an0是重物处的、an1是下加速度计9处的、an2是上加速度计4处的指向悬挂点O的向心加速度，L1是下加速度计9到重物的距离，L2是下加速度计9到上加速度计4的距离，由吊秤结构确定。L是重物到悬挂点O的距离。θ是吊索与铅垂线的夹角，ω是吊索相对O点的瞬间转动角速度。图中忽略了重力加速度引起的重物垂直于吊索方向的加速度，因其对推导过程无影响。
图5是秤体部分电路原理图。
图6是称重显示仪表部分电路原理图。
本实用新型的工作原理是吊秤通过吊环1挂在起重机械的吊钩上，被称重物通过吊索挂在吊秤吊钩12上。称重传感器7可测量出吊索的张力F，以电压模拟量的形式输出。固定在吊秤秤体轴线上相距固定距离L2的下加速度计9、上加速度计4分别测量出两处的沿吊索方向的重力加速度的分量和向心加速度的合成加速度分量a1和a2并以电压模拟量的形式输出(如图4所示)，A/D转换器14、16、18分别将称重传感器7和两只加速度计4、9的输出的电压模拟量转换为数字量并传输到微处理器19，微处理器19将这些数字量转换为串行信号通过无线发射机6、天线2向称重显示器传输(如图2所示)。称重显示仪表部分通过天线23、接收机25将秤体部分的数据信号传输到微处理器25，微处理器25进行数学处理计算出重物的质量，通过显示器27显示，并可通过打印机28打印出来或通过数据接口29向上位机传输，通过键盘26可控制仪表的工作状态或输入吊索长度等计算需要的数据(如图3所示)。
数学推导参见附图4，这里及以下推导过程忽略了吊索等部件的质量。在静止时，张力F＝mg即等于被称重物的重力，在重物作各种摆动运动时，张力F为F＝COSθmg+m*an0＝mg(COSθ+an0/g)(1)下加速度计9的测量值a1为a1＝g(COSθ+an1/g) (2)上加速度计4的测量值a2为a2＝g(COSθ+an2/g) (3)因吊索绕O点以瞬时角速度ω旋转，故an0＝ω2L(4)an1＝ω2(L-L1) (5)an2＝ω2(L-L1-L2)(6)当吊索长度L1已知时，因L2也已知，由(2)、(3)、(4)、(5)、(6)式，可以从下加速度计9的测量值a1、上加速度计4的测量值a2推算出g(COSθ+an0/g)＝(1+L1/L2)a1-(L1/L2)a2(7)即可通过式(1)由称重传感器测得的张力F，加速度计测得的加速度a1，a2计算出重物的重力mg来mg＝F/g(COSθ+an0/g)＝F/((1+L1/L2)a1-(L1/L2)a2) (8)如果吊索长度L1未知，则可用间隔一定时间的两组测量数据Fi，a1i，a2i和Fi+1，a1i+1，a2i+1带入(8)式，即可求出mg和吊索长度L1来。
可以证明，即使吊秤沿吊索方向存在加速度，以上结果仍不变。
本实用新型中吊环1、吊钩12、上下连接件3、11、称重传感器7、外壳10、发射机6、天线2、电池组8均可采用通常的电子吊秤部件。上下加速度计4、9采用美国LAPT公司的LSBC 0.5g伺服式加速度计，它们的敏感轴线应与吊秤的轴线严格平行，它们之间的距离应尽可能加大。A/D转换器14、16、18可采用AD公司的AD7710，微处理机19可采用ATMEL公司的AT89S8252。仪表部分的设计可采用普通电子吊秤的设计。无线接收机24采用成品无线数传接收机，微处理机电路25采用DALLAS公司的DS80C320单片机、74HC374锁存器、EPROM电路27C64和RAM电路6264组成，键盘26采用薄膜键盘，通过74HC244缓冲器电路与微处理机25连接，显示器27采用定制LCD显示器，用MOTOROLA公司的LCD显示驱动器MC145000、MC145001驱动，微型打印机28采用EPSON公司的MODEL 150II打印头，用MICROCHIP公司的PIC16C73单片机控制进行打印，RS232数据接口29采用MAXIM公司的MAX202E电路驱动(如图5、6所示)。
权利要求1.一种动态电子吊秤，它包括设置在秤体外壳(10)内的数据采集电路(5)、无线发射机(6)、称重传感器(7)，在称重传感器(7)的上端通过连接件(3)安装有一吊环(1)，在称重传感器(7)的下端通过连接件(11)安装有一吊钩(12)，其特征在于在称重传感器(7)的轴线方向上安装有上、下两只加速度计(4)和(9)。
2.根据权利要求1所述的动态电子吊秤，其特征在于所述加速度计(4)和(9)为伺服式加速度计。
专利摘要一种动态电子吊秤，它包括设置在秤体外壳(10)内的数据采集电路(5)、无线发射机(6)、称重传感器(7)，在称重传感器(7)的上端通过连接件(3)安装有一吊环(1)，在称重传感器(7)的下端通过连接件(11)安装有一吊钩(12)，其特征在于在称重传感器(7)的轴线方向上安装有上、下两只加速度计(4)和(9)。由于本实用新型在电子吊秤的称重传感器(7)的轴线方向上安装有上、下两只伺服式加速度计，利用两只加速度计的测量值即可推算出重物处沿吊索方向的加速度值，从而完成动态称重的补偿计算。伺服式加速度计零点稳定，测量精度高，克服了现有方案采用的加速度测量方法的不足。
文档编号G01G19/18GK2588339SQ02290420
公开日2003年11月26日 申请日期2002年12月12日 优先权日2002年12月12日
发明者徐平均 申请人:徐平均