模糊传感器在嵌入式皮带秤中的应用

　　0 引 言

　　嵌入式皮带秤是皮带秤最新的发展方向，利用嵌入式微处理器和嵌入式操作系统将皮带秤的功能变强大，功耗低，使用界面更加友好。它广泛应用于物流、煤矿、冶金、水泥等行业物料配比和称重，通过称重传感器测得物料重量，通过测速传感器测得皮带速度，然后，通过乘法处理得到瞬时流量，与设定值比较，从而控制电机速度来控制流量。因为皮带秤的皮带输送机安装时的倾角可能随着料堆的高度而发生变化以及皮带在运行过程中的打滑、跑偏等情况时有发生，使得称重传感器和测速传感器得到的数据误差较大，再通过累加器后得出的累积流量与实际流量的误差较大，不利于物料的配比和称重。本文通过引入模糊传感器，将倾角传感器测量传送机传送物料的倾角和位置传感器测量皮带的位置，两者的数据结合起来模糊评判，一方面结果传输给微处理器，作出响应，另一方面，通过微处理器液晶显示单元显示出来，人工调整和检定。

　　1 模糊传感器

　　模糊传感器是基于模糊集理论和技术，在经典传感器数值测量的基础上，经过模糊推理与知识集成，以自然语言符号描述的形式输出测量结果的智能传感器。模糊传感器是以数值测量为基础，能够产生和处理相关符号信息，实现被测对象信息信号自然语言符号化表示的智能传感器[1]。

　　Stipancicer D 将模糊传感器定义为: 模糊传感器是将被测量转换为适于人类理解和感知的信号的智能设备[2]。模糊传感器的功能就是将数值符号表示的测量状态转换成人们能够理解、易懂的模糊语言符号加以描述。

    模糊传感器主要是由数值测量单元和模糊信号转换单元组成，其中，模糊信号转换单元为数值信号和符号信号的转换，是核心部分。通过模糊器将信号模糊化处理成符号语言，然后，通过模糊评判和符号处理得出人们熟悉的语言，显示出来，便于采取响应的措施。模糊传感器的结构功能如图 1[3]。

　　2 模糊传感器应用

　　2. 1 传感器的选型与符号表示

　　本文通过倾角传感器和位置传感器测得的倾角和皮带的位置信号，经过模糊传感器得出的结果传给微处理器，其工作原理图如图 2 所示。

　　倾角传感器采用 MEMS 加速度传感器 ADXL213，通过X 轴和 Y 轴相对于重力方向的分量，得到夹角值。根据皮带秤的运输机的倾角范围误差 α 最好不要超过6°。只需将其用螺母固定在纵梁上。倾角度数越大，称重传感器得到的数据的误差越大。倾角值的语言范围划分 Sα= { 小( α <6°) ，中( 6° < α < 12°) ，大( α > 12°) } 。