专利名称：基于arm技术的电子自动秤控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种电子自动秤控制系统，更具体地说是涉及一种基于ARM技术的电子自动秤。
背景技术：
传统的电子自动秤已被广泛应用于自动生产线的物料连续计量过程中，但该设备在连续生产的动态过程中经常会出现采集和转换速度慢、计量精度低、重复性差、易受干扰等不足，已经越来越不适应自动化规模生产的需要了。为了与连续的计量生产过程相适应，实现包装生产的全部自动化，必须对电子秤増加电子控制系统。
发明方案本发明就是针对上述问题，提供一种高效、稳定、低成本的基于ARM技术的电子自动秤控制系统。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案控制系统主要包括称重传感器、放大器、ARM、料位检测、料层厚度检测、电磁振动系统及电动执行器等。控制系统以ARM(LPC2131)芯片作为核心，ARM集成了非常典型的RISC结构特性，具有下列特点ー个大的、统ー的寄存器文件；加载/存储结构，数据处理的操作只针对寄存器的内容，而不直接对存储器进行操作；简单的寻址模式，所有加载/存储的地址都只由寄存器的内容和指令域決定；统ー和固定长度的指令域，简化了指令的译码。LPC213KARM)处理器具有优异的性能，但功耗却很低，使用门的数量也很少。是32位微处理器。带有宽范围的串行通信接ロ，片内多达64KB的SRAM，多个32位定时器、PWM输出和32个GP10，外围引脚资源丰富。ARM结构是基于精简指令集计算机原理而设计的。指令集和相关的译码机制比较复杂指令集计算机要简单得多。内含10位8路A/D转换器。其主要特点为接ロ方便，编程方便。稳定性好，精度高，可重复性好，集成度高，软硬件应用灵活，功能強大。带有数字滤波、自适应滤波功能。称重传感器的输出一般为mv级的电压信号，必须经过放大、滤波等变成标准的电压信号，运算放大器(4558A)是双输入输出的运算放大器，在电路中起到对称重传感器微弱电信号的放大作用。本发明的有益效果为本发明采用ARM芯片和微处理器控制技术应用于新型电子自动秤。具有结构简单、接ロ方便、计量准确、工作可靠、软件灵活、功能強大等特点，较好地兼顾了动态称重计量的精度和速度；满足了在线快速动态计量的要求，大大提供了称量系统的精度；结合硬件和结构设计又可以保证称量设备的快速和稳定性，提高了劳动效率和产品合格率，降低了劳动强度和生产成本；同时由于装置成本较低.使其具有较高的推广使用价值。
图I控制系统的结构框图。图2为信号的采集与放大原理图。
具体实施例方式控制系统主要包括称重传感器、放大器、ARM、料位检测、料层厚度检测、电磁振动系统及电动执行器等。各种电动执行器和机械装置配合，实现物料的动态在线称重计量和包装工作。提升机构将物料提升至储料仓，物料通过储料仓下的可移动闸门进入电磁供料系统。由三级供料机构将物料连续地送至称重斗内，为使供料均匀，除了必须使电磁振动稳定可调，同时还应增加料层控制机构和导料机构.在提高供料速度和计量精度的双重要求下，供料机构必须设计成能满足开始为大流量供料.在接近设定值时，采用小流量供料的结构。物料进入称重斗后，称重斗的重量信号直接由称重传感器转换成与之对应的电压信号.经放大器将该电压信号放大后送人ARM中进行数据转换和数据处理，当达到预定值时，微处理器控 制停止下料，然后打开称重斗，并控制下级エ序(包装或输送)设备联锁工作。于是，就完成了一次物料称量的自动化过程。影响称重静态精度来源于传感器和放大器组成的硬件系统，由图2可知该系统通过传感器将物料重量W变换为成线性关系的电压信号Ux，并通过放大器进行放大。Un表示等效到放大器输入端的噪声和干扰电压，AUi表示等效到输入端的漂移电信号的采集与放大压。设放大器的放大倍数为A，则Uo = A(Ux+Un+AUi) = AUx+AUn+A · AUi式中的第2项主要影响灵敏度，第三项主要影响系统的精度。传感器输出信号的稳定性除决定传感器本身的性能外.还与供电电源和传感器的安装有密切关系。本系统采用PT1500C (量程包括2-5KG)高精度称重传感器，传感器独立供电，通过调节其桥路电压使两只传感器的输出灵敏度K相同，两只传感器串联输出的电压为Ux = KfEl+E2)。为了提高每个传感器供桥电源的稳定性采用二次稳压。并对元器件进行老化、测试后选配.特别是对基准稳压管的老化处理和时漂测试，选择时漂小的通过调节其工作电流使其工作在接近零温度系数(く 2pp “。C )下，使整个传感器电源的温度稳定性优于IOpp耐。C。两只称重传感器安装在称斗和底座之间。如果传感器承受的重量与传感器轴线存在夹角，则将产生横向分力而引入误差AW = W-Wcos α.如果每次称重5009，在称斗皮重为10009的情况下。当仪=5。时，称重误差就为5. 719。因此，安装传感器时应设法确保传感器都能垂直受カ。影响系统灵敏度的主要因素是检测电路的内部噪声和外部干扰电压Un，它与放大器所工作的频带有夫。在实验中，通过选择低噪声器件，在满足采集速度所需足够宽的频带的前提下，通过选配电阻来提高放大电路本身的共模抑制能力。整个检测系统采用双层屏蔽，采样时间选为エ频周期整数倍等项措施，使整个系统获得了能分辨O. 29重量的灵敏度。影响准确度的主要因素是整个检测系统的非线性和漂移AUi。其中系统的非线性，在选配元器件校正的基础上，采用了软件修正；而对于随温度和时间产生的漂移电压Λ Ui，主要采用元器件的老化、测试与分选エ艺，筛选掉时漂大的，然后选配温度系数进行补偿，使整个系统的静态精度达到了 O. 1%，为实现动态系统中的较好的称量精度奠定了基础。另外，本系统还针对条状物料的称重提出了解决办法，其主要难点是供料时易乱、易搭桥。因此经实验提出了以振动、舍去、整理与重投相结合的ー种新型供料方法，即料层稳定的物料首选为振动工作方式，料层开始堆积的则进行“舍去”，舍去后的物料先进理料机构，整理后的物料再重新投入进料仓。经实验论证效果较好。影响动态称重精度的主要因素是被称物料的比重、不均匀度、流量和落差的大小，它受进料仓的料位、电磁振动的大小、料层控制机构、称重斗的安装位置等多重因素影响。因此，改进控制思路，借鉴静态称量精度高的特点是提高动态计量精度的关键。为此，我们对应采取了控制进料仓的料位，利用三级电磁振动的供料机构.増加料层控制闸板及減少传感器安装的落差距离等措施，采用“先快后慢，先大量后小量”的控制下料方式。控制过程为W0为称量前ARM所采集的称斗皮重；由此ARM按照每次计量净重量的85 %、95%和100%算出快速下料的终了值Wl、慢速下料终了值W2和称量终了值W3。其控制过程可以这样简单说明在下料开始的一段时间.微处理器控制电磁振动机构快速下料。当检测达到 快速下料的终了值Wl时，微处理器控制电磁振动机构开始慢速下料当检测达到慢速下料的终了值W2时，微处理器控制电磁振动机构开始“点动”下料.直到达到或接近期望值Wx时为止。
权利要求
1.基于ARM技术的电子自动秤控制系统，其特征在于控制系统主要包括称重传感器、放大器、ARM、料位检测、料层厚度检测、电磁振动系统及电动执行器等。
2.根据权利要求I所述的基于ARM技术的电子自动秤控制系统，其特征在于ARM芯片采用 LPC2131 型 ARM。
3.根据权利要求I所述的基于ARM技术的电子自动秤控制系统，其特征在于运算放大器采用4558A型运算放大器。
全文摘要
基于ARM技术的电子自动秤控制系统属于电子自动秤控制系统。本发明提供一种高效、稳定、低成本的基于ARM技术的电子自动秤控制系统。本发明中电子自动秤控制系统采用的方案为控制系统主要包括称重传感器、放大器、ARM、料位检测、料层厚度检测、电磁振动系统及电动执行器等。
文档编号G01G13/00GK102865911SQ201110189850
公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者钟申健 申请人:钟申健