检衡车校验动态轨道衡的单片机模拟系统

　　一、引言

　　在微机动态轨道衡的研制过程中,现场调试试验是必不可少的。另外,根据《国家轨道衡计量站管理办法》的规定,每5年要根据《动态称量轨道衡检定规程》对其进行检验。一般采用标准检衡车来采集数据并进行对比,过程繁琐,这增加了微机轨道衡的研制和维护成本。本文采用单片机系统结合D/A转换器,实现对检衡车检衡过程的模拟,此技术在我们研制和调试轨道衡的过程中得到了应用,并取得了一定的效果。

　　二、系统组成及原理图

　　电子称重器具一般是通过称重传感器将重量信号转换为电信号,然后通过转换设备将模拟量电信号转换成数字量。微机轨道衡的电器部分一般分为三个部分,前置放大部分、模数通道部分、计算机系统部分,如图1所示。

　　前置放大部分是对传感器输出的电量进行放大,以便模数通道能够完成转换;模数通道完成对模拟量到数字量的转换;计算机系统完成采样数据并对数据进行处理;根据一定规律通过给前置放大部分输入合适的一组电压,对于运行正常的电子轨道衡就可以显示出正确的重量值。基于这个原理,我们用单片机结合D/A转换器模拟称重传感器的输出,把该输出送给前置放大部分。通过单片机控制D/A输出大小和输出时序。就可以模拟出动态称重过程。图2是其电路原理图。

　　系统中我们采用电擦除的存贮器(EEROM),把需要调整的参数和采样数据存在此存贮器中,之所以用电擦除的存贮器,是为了能够根据现场的情况和轨道衡的型号来设置调整参数和采样数据(如果采用带EEROM的CPU,这部分元件可以省略);调整参数和采样数据是通过数码管(设计了5个数码管)配合按键(我们设计了16个按键)来输入的。用控制器8279完成按键扫描和显示驱动,D/A转换器选用A/D公司的16位高稳定性的D/A转换器AD669;之所以用了两个AD669,是为了使该模拟器能输出两路电量信号,以便能够模拟双台面的轨道衡,前置放大部分用OP07放大器实现。这一部分电路的作用是:一方面实现对A/D输出的比率调整,另一方面提高A/D的输出阻抗,起到模拟单元与轨道衡的隔离,从而减少模拟单元对轨道衡的干扰。图2是简单的示意图(限于篇幅,详图省略)。

　　三、采样数据的获得

　　我们给D/A转换器送适当的数字量,才能使放大器输出与图3相似的波形。所以较准确地获得采样数据,是设计本模拟器的关键。采样数据可以通过两种方式获得,一种方法是通过数学模型获得[1],另一种方法是在第一次用砝码车检衡时,通过现场采集标准数据获得。我们采用后一种方法,编制一个简单的采样程序。只要对原来的微机轨道衡测试程序做简单改动即可用作我们的采样程序;把获得的采样数据写入EEPROM存贮器中。根据JJG234—90《动态称量轨道衡检定规程》的要求,以总质量为20t,50t,68t,76t,84t的5辆检衡车编组,第一编组序列为84t,50t,76t,68t,20t,第二组序列为68t,76t,50t,84t,20t,两种编组推拉通过计量台各10次,这样就有20组采样数据。在程序中我们适当控制采样数据传送到D/A转换器的时序,就可以模拟衡车的速度。