基于AT89C51单片机的电子输送带秤控制系统设计
0 引言
电子输送带秤被广泛应用于各种大型散状物料(如煤炭)的连续传输过程中,已遍及到工业生产的各个领域,这对电子输送带秤的功能提出了更高的要求,因此,本系统对电源、称重过程及显示等方面进行了改善设计。
1 硬件设计
(1)电子输送带秤称重的工作原理
本系统中的电子输送带秤是采用电阻式传感器的单托辊式输送带秤。要实现对物料进行自动连续和累计称量,需对输送带秤的速度v和测试时间间隔内的物料重量W进行测量,重量乘以速度,得到该时间间隔内的瞬时流量Q(t),单位为kg/h。由于输送带秤称量段上的物料量不均匀和输送带速度的变化,所以时间t1上的累积流量G是该瞬时流量Q(t)积分值,即
(2)电子输送带秤的系统结构图
本系统利用称重传感器测量输送带有效称量段上物料的重量,并将被测重力转换成相应的模拟电压信号,经放大器放大后,由A/D转换器转换成数量。与此同时,速度传感器产生的速度信号进行放大、整形后得到计数脉冲。2种信号都送到AT89C51单片机进行处理,最后数字显示其测量值,显示仪表具有显示累积、报警、调整、线性补偿、数据远传和打印等功能,另外对开关电源进行了设计,使其代替了模拟稳压电源,实现节能的目的。系统结构如图1所示。
(3)开关电源设计
输送带秤显示控制器的电源系统采用TOP223Y芯片,它属于TOP Switch-Ⅱ系列单片开关电源,具有芯片集成度高,外围电路简单等特点。输送带秤显示控制器需要4路电源给它供电。一路+5 V作为精密稳压电源给称重传感器提供激励,一路+5 V为单片机系统、A/D转换器、D/A转换器、液晶显示与键盘输入等几个部分提供电源,一路+12 V作为速度传感器激励整形电路的电源,一路+21 V作为4~20 mA电流环变送器电源。
为提高稳压性能,在开关电源的输出上增加了线性稳压器,构成复合式开关电源。可以降低线性稳压器输入输出之间的压差,并采用低压差线性稳压器,可以大大提高开关电源的效率,与串联调整式稳压电源相比,在很大程度上降低了输送带秤显示控制器的重量、体积和功耗。
(4)称重传感器模拟信号的处理
系统选用S型拉伸式称重传感器,称重信号从S型称重传感器输出,然后输入放大器进行放大,接着进行A/D转换,最后进入微处理器进行计算如图2所示。由于安装在秤体上的荷重传感器工作环境往往比较复杂和恶劣,为了克服输入信号的共模电压,前置放大器应采用性能优良的差动放大电路
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