液化气及油料自动测量灌装电子秤的设计

　　1　引言

　　随着电子技术的飞速发展,微机控制技术越来越广泛地应用到各个领域。文章所介绍的自动测量灌装电子秤就是集计算机控制及网络功能为一体的智能化电子秤。它除具备一般电子秤称重、显示功能外,重要的是由于其测试电路和软件设计中的关健技术,使其可以安全用于液化气及燃油料的自动灌装称重,可以进行标定设置、校零设置、自动开关电磁阀,同时具有超大存贮空间,可以存贮数10天的流水数据,并可查询任何一天的数据记录。同时可配备连网接口,实现集团网络化管理。

　　2　硬件电路

　　该系统的硬件电路由传感器测量放大器、A/D转换电路、防爆隔离电路、数据接收与处理电路组成。为保证测量精度,选用传感器的精度为0·03%,测量放大器和A/D转换电路的精度各不低于0·05%。

　　硬件电路结构如图1所示。

　　2·1　传感器测量放大器

　　用应变片作为称量传感器,应变片的电阻随其形变而变化,电阻变化导致电压变化,应变片按桥式连接,经差分直流放大器将输入信号放大至A/D转换器所需要的电压信号。电路如图2所示。称重传感器供桥电压为+8 V,输出0~16 mV电压信号。

     　第一级A1的运放选用第4代斩波自稳零运算放大器ICL7650,电路结构采用完全平衡对称的差分放大电路, 7650具有高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移等特点,其共模抑制比主要由对称元件匹配的精度确定。电阻选用低温度系数的精密电阻。在其输出端加接了一节RC低通滤波电路。

　　第2级A2采用了AD062运算放大器,两级放大器输出电压分别为

　　2·2　A/D转换电路

　　系统选用A/D1674作为转换器, A/D1674具有转换精度高、转换速度快、非线性误差小且工作模式方便灵活的特点。系统选择单极性输入方式。其输入连接方式如图3所示。调节电位器R1和R2用于调整A/D1674的零点和满度值。

　在A/D1674芯片上有两组控制管脚,通用控制输入管脚(CE、R/c、cs)和内部寄存器控制输入管脚(12/8和A0),当CE=1, cs=0, R/c=0且12/8接高电平时,开始将输入的模拟信号转换为12位的数字信号,转换结束,数据将自动出现。系统中接收数据信号只有8条数据线,因此在电路连接中,按照A/D1674特性要求,将BIT11~BIT4接到数据线的D7~D0,而BIT3~BIT0采取向高位靠齐,接到D7~D4,在控制信号作用下,将分两次读取12位的转换结果,而完成12位数据位的转换仅需10μs,且线性误差低于±1/2 LSB。

　　2·3　防爆隔离电路

　　为防止液化气及燃油料在灌装过程中的泄露与电路故障引起电子打火,对于电路中高电压、大电流的防护措施必不可少,在封装体外的信号接口部分必须加防爆隔离电路,以保证其工作安全性,其中包括电源信号及各种输入输出信号。该设备功能接口信号有输入设定、输出显示、网络通讯、自动电磁阀控制和称重传感器。因此,在称重传感器与放大电路之间、主控电路与键盘输入电路之间、主控电路与显示器输出电路之间、主控电路与自动电磁阀之间以及主控电路与网络接口之间都接有防爆隔离电路,以限制信号的幅度,避免产生过电压、过电流。防爆隔离电路如图4所示。