基于可编程放大器的动态称重系统的设计

　　1、前言

　　在自动称重计量领域，粘性产品一直被认为是“难以称量”的，因为这些产品容易粘结成块，这样就约束了粘性产品的生产速度。随着电子技术的发展，定量包装装置已广泛应用于食品、饲料、化工等行业。例如，食品称量计量包装是食品工业的重要生产环节。食品称量计量包装的准确与否将直接影响到企业的信誉和经济效益。过去采用机械称量，人工装袋，工人劳动强度大、效率低、称量精度差。近几年，也开始采用电子称量装置，使其静态称量精度大大提高。但在食品加工连续生产过程中，其动态精度仍不能保证，特别是粘性食品，例如萝卜干、笋干等，在其动态进料过程中出现粘结成块，严重影响称重的精度。因此，在快速自动称量中如何提高动态称量精度，一直是粘性食品加工企业急需解决的难题[1]。

　　电子定量称重过程是一个动态过程，而要准确计量物料的质量使其尽量接近标准值，就需要使动态过程向静态稳定趋近。为此，在产品设计时，从电气控制及机械结构方面都将计量过程分为两个阶段：粗喂料阶段和细喂料阶段。前者保证称重的速度，后者保证称重的精度。这样一来可能产生三个问题：一是保证计量精度但称重速度不够;二是有较高的称量速度但计量精度不易保证[2]。三是在连续进料过程中，粘性食品会在喂料中出现粘结，在粗喂料中，结块可以忽略，而在细进料阶段就会影响最后称重的精度。这三个问题使粘性食品生产企业为提高生产效率，快速、连续生产时，称量精度很难保证。针对这三个问题，我们采用 arm7 微处理器为动态称重系统的核心，在硬件和软件方面设计研究一些措施和动态计量方法，来解决粘性食品在动态计量中遇到的粘结问题，以及在称量中速度和精度的矛盾，实现粘性食品连续生产称重，以保证食品计量中的精度。

　　2、系统工作原理

　　用称量传感器、放大器、滤波电路及 A/D 转换电路和 arm7 微处理器组成测控系统来完成饲料的称重计量的生产工艺过程(如图 1 所示)。该系统以微处理器 LPC2134 为核心，配以称重传感器、放大器、A/D转换器以及各种电动执行器和喂料机等机械装置，实现粘性食品的动态在线称重计量工作.

　　系统称重的过程描述为：将要称重的粘性食品送入喂料装置→可控地喂料→动态定量称重测量。在称斗的上方是成品仓，该仓中的原料是来自送料机构送来的粘性块状食品。成品仓下是电动机驱动的螺旋进料装置，启动电动机，则该成品仓中的粘性块状食品就随着传输绞笼的旋转而进入称斗中称量，在落料到称斗前，粘性食品经过双行星搅拌装置搅拌，减少粘连。称斗上装有梁式应变式拉力传感器，称斗的重量信号直接由该传感器转换成与之对应的电压信号，经放大器把该电压信号放大后送入单片机中进行数据处理，当达到预定值时，单片微机控制电机停止下料，然后单片机控制电机开称斗门，并控制传送装置将其送出，到下一个包装环节。这样，就完成了食品称量的自动化过程。