專利名稱：動(dòng)態(tài)電子吊秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種與起重機(jī)械配合工作的稱量裝置，特別涉及一種進(jìn)行動(dòng)態(tài)條件下稱量的動(dòng)態(tài)電子吊秤。
本實(shí)用新型的目的可通過以下措施來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)電子吊秤包括設(shè)置在秤體外殼內(nèi)的數(shù)據(jù)采集電路、無線發(fā)射機(jī)、稱重傳感器，在稱重傳感器的上端通過連接件安裝有一吊環(huán)，在稱重傳感器的下端通過連接件安裝有一吊鉤，在稱重傳感器的軸線方向上安裝有上、下兩只加速度計(jì)。
本實(shí)用新型中所述的加速度計(jì)為伺服式加速度計(jì)。
本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)電子吊秤在已知吊索長度的情況下，利用兩只加速度計(jì)的一次測量值即可推算出重物處沿吊索方向的加速度值，從而在瞬間即可完成動(dòng)態(tài)稱重的補(bǔ)償計(jì)算；在吊索長度未知的情況下，則可通過間隔一段時(shí)間的兩組測量值完成補(bǔ)償計(jì)算。該動(dòng)態(tài)電子吊秤具有零點(diǎn)穩(wěn)定，測量精度高的特點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)電子吊秤秤體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1是吊環(huán)，2是發(fā)射天線，3是上連接件，4、9是伺服式加速度計(jì)，5是數(shù)據(jù)采集電路，6是無線發(fā)射機(jī)，7是稱重傳感器，8是秤體電池組，10是秤體外殼，11是下連接件，12是吊鉤。
圖2是動(dòng)態(tài)電子吊秤秤體部分原理方框圖。
圖中7是稱重傳感器，14、16、18是A/D轉(zhuǎn)換電路，4、9是伺服式加速度計(jì)，19是微處理器，6是無線發(fā)射機(jī)，2是發(fā)射天線，8是秤體電池組。
其原理如下稱重傳感器7輸出的稱重信號(hào)的電壓模擬量送入A/D轉(zhuǎn)換電路14的模擬量輸入端，伺服式加速度計(jì)4、9的電壓模擬量輸出送到A/D轉(zhuǎn)換電路16、18的模擬量輸入端，A/D轉(zhuǎn)換電路14、16、18輸出的數(shù)字量送入微處理器19的I/O接口，由微處理器19輸出的串行信號(hào)送入無線發(fā)射機(jī)6的調(diào)制信號(hào)輸入端，無線發(fā)射機(jī)6的射頻信號(hào)經(jīng)由發(fā)射天線2發(fā)射出，傳輸?shù)絻x表部分的接收天線23。
圖3是儀表部分原理方框圖。
圖中23是接收天線，24是無線接收機(jī)，25是微處理器，26是鍵盤，27是顯示器，28是打印機(jī)，29是數(shù)據(jù)傳輸接口。
其原理如下無線接收機(jī)24將由接收天線23接收到的無線信號(hào)以串行信號(hào)的方式送到微處理器25的串行接口，微處理器25進(jìn)行數(shù)學(xué)處理計(jì)算出重物的質(zhì)量，通過顯示器27顯示，并可通過打印機(jī)28打印出來或通過數(shù)據(jù)接口29向上位機(jī)傳輸，通過鍵盤26可控制儀表的工作狀態(tài)或輸入吊索長度等計(jì)算需要的數(shù)據(jù)。
圖4是動(dòng)態(tài)電子吊秤受力分析簡圖。
圖中F是吊索張力，m是被稱重物的質(zhì)量，g是重力加速度，an0是重物處的、an1是下加速度計(jì)9處的、an2是上加速度計(jì)4處的指向懸掛點(diǎn)O的向心加速度，L1是下加速度計(jì)9到重物的距離，L2是下加速度計(jì)9到上加速度計(jì)4的距離，由吊秤結(jié)構(gòu)確定。L是重物到懸掛點(diǎn)O的距離。θ是吊索與鉛垂線的夾角，ω是吊索相對O點(diǎn)的瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。圖中忽略了重力加速度引起的重物垂直于吊索方向的加速度，因其對推導(dǎo)過程無影響。
圖5是秤體部分電路原理圖。
圖6是稱重顯示儀表部分電路原理圖。
本實(shí)用新型的工作原理是吊秤通過吊環(huán)1掛在起重機(jī)械的吊鉤上，被稱重物通過吊索掛在吊秤吊鉤12上。稱重傳感器7可測量出吊索的張力F，以電壓模擬量的形式輸出。固定在吊秤秤體軸線上相距固定距離L2的下加速度計(jì)9、上加速度計(jì)4分別測量出兩處的沿吊索方向的重力加速度的分量和向心加速度的合成加速度分量a1和a2并以電壓模擬量的形式輸出(如圖4所示)，A/D轉(zhuǎn)換器14、16、18分別將稱重傳感器7和兩只加速度計(jì)4、9的輸出的電壓模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并傳輸?shù)轿⑻幚砥?9，微處理器19將這些數(shù)字量轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)通過無線發(fā)射機(jī)6、天線2向稱重顯示器傳輸(如圖2所示)。稱重顯示儀表部分通過天線23、接收機(jī)25將秤體部分的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)轿⑻幚砥?5，微處理器25進(jìn)行數(shù)學(xué)處理計(jì)算出重物的質(zhì)量，通過顯示器27顯示，并可通過打印機(jī)28打印出來或通過數(shù)據(jù)接口29向上位機(jī)傳輸，通過鍵盤26可控制儀表的工作狀態(tài)或輸入吊索長度等計(jì)算需要的數(shù)據(jù)(如圖3所示)。
數(shù)學(xué)推導(dǎo)參見附圖4，這里及以下推導(dǎo)過程忽略了吊索等部件的質(zhì)量。在靜止時(shí)，張力F＝mg即等于被稱重物的重力，在重物作各種擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，張力F為F＝COSθmg+m*an0＝mg(COSθ+an0/g)(1)下加速度計(jì)9的測量值a1為a1＝g(COSθ+an1/g) (2)上加速度計(jì)4的測量值a2為a2＝g(COSθ+an2/g) (3)因吊索繞O點(diǎn)以瞬時(shí)角速度ω旋轉(zhuǎn)，故an0＝ω2L(4)an1＝ω2(L-L1) (5)an2＝ω2(L-L1-L2)(6)當(dāng)?shù)跛鏖L度L1已知時(shí)，因L2也已知，由(2)、(3)、(4)、(5)、(6)式，可以從下加速度計(jì)9的測量值a1、上加速度計(jì)4的測量值a2推算出g(COSθ+an0/g)＝(1+L1/L2)a1-(L1/L2)a2(7)即可通過式(1)由稱重傳感器測得的張力F，加速度計(jì)測得的加速度a1，a2計(jì)算出重物的重力mg來mg＝F/g(COSθ+an0/g)＝F/((1+L1/L2)a1-(L1/L2)a2) (8)如果吊索長度L1未知，則可用間隔一定時(shí)間的兩組測量數(shù)據(jù)Fi，a1i，a2i和Fi+1，a1i+1，a2i+1帶入(8)式，即可求出mg和吊索長度L1來。
可以證明，即使吊秤沿吊索方向存在加速度，以上結(jié)果仍不變。
本實(shí)用新型中吊環(huán)1、吊鉤12、上下連接件3、11、稱重傳感器7、外殼10、發(fā)射機(jī)6、天線2、電池組8均可采用通常的電子吊秤部件。上下加速度計(jì)4、9采用美國LAPT公司的LSBC 0.5g伺服式加速度計(jì)，它們的敏感軸線應(yīng)與吊秤的軸線嚴(yán)格平行，它們之間的距離應(yīng)盡可能加大。A/D轉(zhuǎn)換器14、16、18可采用AD公司的AD7710，微處理機(jī)19可采用ATMEL公司的AT89S8252。儀表部分的設(shè)計(jì)可采用普通電子吊秤的設(shè)計(jì)。無線接收機(jī)24采用成品無線數(shù)傳接收機(jī)，微處理機(jī)電路25采用DALLAS公司的DS80C320單片機(jī)、74HC374鎖存器、EPROM電路27C64和RAM電路6264組成，鍵盤26采用薄膜鍵盤，通過74HC244緩沖器電路與微處理機(jī)25連接，顯示器27采用定制LCD顯示器，用MOTOROLA公司的LCD顯示驅(qū)動(dòng)器MC145000、MC145001驅(qū)動(dòng)，微型打印機(jī)28采用EPSON公司的MODEL 150II打印頭，用MICROCHIP公司的PIC16C73單片機(jī)控制進(jìn)行打印，RS232數(shù)據(jù)接口29采用MAXIM公司的MAX202E電路驅(qū)動(dòng)(如圖5、6所示)。
權(quán)利要求1.一種動(dòng)態(tài)電子吊秤，它包括設(shè)置在秤體外殼(10)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集電路(5)、無線發(fā)射機(jī)(6)、稱重傳感器(7)，在稱重傳感器(7)的上端通過連接件(3)安裝有一吊環(huán)(1)，在稱重傳感器(7)的下端通過連接件(11)安裝有一吊鉤(12)，其特征在于在稱重傳感器(7)的軸線方向上安裝有上、下兩只加速度計(jì)(4)和(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)電子吊秤，其特征在于所述加速度計(jì)(4)和(9)為伺服式加速度計(jì)。
專利摘要一種動(dòng)態(tài)電子吊秤，它包括設(shè)置在秤體外殼(10)內(nèi)的數(shù)據(jù)采集電路(5)、無線發(fā)射機(jī)(6)、稱重傳感器(7)，在稱重傳感器(7)的上端通過連接件(3)安裝有一吊環(huán)(1)，在稱重傳感器(7)的下端通過連接件(11)安裝有一吊鉤(12)，其特征在于在稱重傳感器(7)的軸線方向上安裝有上、下兩只加速度計(jì)(4)和(9)。由于本實(shí)用新型在電子吊秤的稱重傳感器(7)的軸線方向上安裝有上、下兩只伺服式加速度計(jì)，利用兩只加速度計(jì)的測量值即可推算出重物處沿吊索方向的加速度值，從而完成動(dòng)態(tài)稱重的補(bǔ)償計(jì)算。伺服式加速度計(jì)零點(diǎn)穩(wěn)定，測量精度高，克服了現(xiàn)有方案采用的加速度測量方法的不足。
文檔編號(hào)G01G19/18GK2588339SQ02290420
公開日2003年11月26日 申請日期2002年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月12日
發(fā)明者徐平均 申請人:徐平均