自（zì）動喂（wèi）毛機中稱重變送器的設計

  毛鬥是梳毛機的喂入機構，作用是周期性地喂入一定重量的原料。以前用於生產的毛鬥大都是機械稱重形（xíng）式，其結（jié）構的限製影響了稱重精（jīng）度。為了解決這（zhè）個問題，現（xiàn）在使（shǐ）用電子稱（chēng）重方法對其進行改造。將稱重鬥的兩端固（gù）定在稱重傳感器（qì）上，傳（chuán）感器輸出的電信號經濾（lǜ）波放大、模／數變換和數字濾波等處理送到主控製器。主控製器利用左右兩路信號可求出重（chóng）量值，與主機的其他邏輯信號相結合，實現喂入控製。
  傳感器信號（hào）的調理和轉換對電子毛鬥的精度產生決定（dìng）性的影響（xiǎng），考慮到模擬信號從傳（chuán）感器到主控製器的長線傳輸可能引起信號的衰減和幹擾，所以要就近將模擬信號轉變成數字信號傳輸到主機，完成這個功能的部件稱為“重量變送器（qì）”。本文研製一種稱重變（biàn）送器，有效地提高了毛鬥的稱重精度。
1電路構成（環球衡器網技術頻道收集整理）
  稱重鬥本身的質量（liàng）為8kg左右，每鬥原料不超過400g.分辨率要達到0.5g，要求AD轉換器（qì）要到15位才能（néng）滿足精度。稱重傳感器一般為（wéi）電（diàn）阻應變橋，輸出信號微弱，在電路中必須有一級差分放大電路，將信號調理到適合AD轉換的範圍（wéi），考慮到以上因素，選擇美（měi）國AD公司的16位模／數（shù）轉換芯片AD7705比較合適。AD7705內含帶緩衝器和增益可編程的差分放（fàng）大器以及△2E調製器和可編程的數字濾（lǜ）波器，具有分辨率高、動（dòng）態範圍寬（kuān）、自動校準等性能，並具有優良的抗噪聲性能（néng）及低電壓、低功（gōng）耗的特點。
  AD7705的基準電壓Uref由供橋電壓經電阻R3，R4分（fèn）壓得到，這樣做的好處是當供橋電（diàn）壓波動時基準電壓（yā）跟著改（gǎi）變，自動補（bǔ）償了電壓波（bō）動，保（bǎo）證了稱重的準確性。C3用於（yú）消除共模幹擾（rǎo），R1、CI、R2和C2起到濾波作用。AD7705由（yóu）ATMEL公司的精減指令集微控製器AT90S1200控製，微控製器向AD7705下達初始（shǐ）化、自校準、轉換等命令，同時接收轉換結果。雖然在AD7705中已（yǐ）經進行了數字濾波，但考（kǎo）慮到工業現場的強幹擾（rǎo），在AT90S1200中進行（háng）了二次（cì）濾波（bō），濾波後的結果按一定的定時關係和通訊協（xié）議傳送（sòng）到主（zhǔ）機，重量變送器和主機之間電氣隔離，由光電耦合器傳送（sòng）數字信（xìn）號，提高抗幹擾能力。
  高精度的模擬采集要求供電分為模擬（nǐ）和數字兩部分，輸入電源經兩個穩壓器產生模擬、數（shù）字（zì）兩路電源。模擬（nǐ）電源供應變橋和AD7705等電路，數字電源為AT90S1200供電。兩路電源的“地”在AD7705的Ref2引（yǐn）腳匯到一起，這樣做的好（hǎo）處是降（jiàng）低了數字電路地（dì）線噪音對模擬係統的幹擾。
2軟（ruǎn）件設計
  電子稱重變送器上電（diàn）後（hòu）首先配置CPU的寄存器和引腳方向，控製AD7705的複（fù）位線使（shǐ）AD7705複（fù）位（wèi）。因（yīn）為（wéi）複位時AD7705的振蕩器仍在工（gōng）作，所以AT90S1200仍能從（cóng）AD7705得（dé）到時鍾（zhōng）信號，複位後對AD7705進行（háng）配置，將放大器設置為64倍，輸（shū）出更新率置於50Hz.設為50Hz是為了抑製工頻幹擾。選擇通道後要對（duì）其進行自校準，自校準過程能完成零點和滿度的校準。校準結束後反複查詢AD7705的DRDY引腳，低位表示轉（zhuǎn）換結束（shù）可（kě）以讀取數（shù）據，讀出16位的轉換值，由（yóu）CPU進行再次的數字濾波（bō）。使結果穩定、可信。最後向主機傳送結果。
3數字（zì）濾波
  模擬信號被AD7705內的△2∑調製器變換為占空比被模擬電壓調（diào）製的數字脈衝（chōng）串，必（bì）須使用低通數字濾波器濾除噪聲，以16位二進製形式輸出最終值
  其中N為調製速率與輸出更新速率之比。在此仍選擇50Hz的（de）輸出更新率（lǜ），以抑製（zhì）工頻幹擾。機械振動、意外衝擊引起的虛假信（xìn）號（hào）會引起係統的誤動作（zuò），這些信號必須由微控製器用軟件濾除，是本係統的（de）第二級數字濾波（bō），微控（kòng）製器得到一個轉換（huàn）值後，首先應判斷其真實性。對於明顯偏（piān）離以前平（píng）均值的（de）數據應剔除，因為有（yǒu）可能是意外（wài）衝擊引起的幹擾。喂（wèi）毛鬥喂入的速度較慢，而AD7705的轉換速度較（jiào）高（gāo），意味著多次轉換期間重量值變化不大（dà），所以（yǐ）可用”拉依達準則”作為好壞值的工業現場的幹擾是各種各樣的，單純使用某一種濾波方（fāng）法顯然不夠。必（bì）須仔細分析客觀狀況並（bìng）依靠軟硬件協同的（de）多種濾波（bō）方法，才有可能達到令人滿意的測量效果，本（běn）設計中首先（xiān）利用了AD7705的片上濾波器和前（qián）置RC濾波器，然後利用單片機的智能性實現了軟件數字濾波，極大提高了（le）測量的精確性。在天津、內蒙等地（dì）的多家企業，利用研製的稱重變送器改造了日本櫻花（huā）和國產BC272等多種（zhǒng）型（xíng）號的梳毛機。實踐證明，本設計有效的減弱了牆板震動、變頻器等強（qiáng）幹擾對稱（chēng）重精度的影響。配合無級變速喂（wèi）入係統，很好地控製（zhì）了喂入的精度，提高了出機毛條的質量。
4結束語（環球衡器網技（jì）術頻道收集整理）
  在喂毛鬥電子稱（chēng）重（chóng）的變（biàn）送器設計中，為了保證稱重精度，應使用15位以上的AD轉換器，配以良好的信號濾波電路，在此基礎上變送器（qì）中的微處理器還應該對稱重信號進行二（èr）次數字濾波（bō），以（yǐ）消（xiāo）除工業現場（chǎng）的強幹擾，稱重（chóng）變送器模擬（nǐ）部分和數字部（bù）分要分（fèn）別供電，並處理好數字地與模擬地的接地關係，重量變送器與（yǔ）主機之間傳送數字信號（hào），采用光電（diàn）耦合（hé）器隔離，以提（tí）高（gāo）抗幹擾能力。經工業現場的使（shǐ）用驗證，設計完（wán）全達到了預期的性能指標，抗（kàng）幹擾能力強，徹底解決了長線傳輸模擬信號易受幹擾的問題，有效地（dì）提高了毛鬥的稱重精度。
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