專(zhuān)利名稱(chēng)：新型高精度配料電子秤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的新型單機(jī)型高精度配料稱(chēng)量設(shè)備。
現(xiàn)在工業(yè)上采用的配料電子系統(tǒng)一般有單機(jī)型和網(wǎng)絡(luò)型兩種。網(wǎng)絡(luò)型的管理功能較強(qiáng)，但故障較多，價(jià)格又較高。單機(jī)型的稱(chēng)量設(shè)備一般人機(jī)界面不十分理想，配方參數(shù)的設(shè)定操作不很方便，有的甚至沒(méi)有配方管理功能，容易出現(xiàn)人為的錯(cuò)誤。稱(chēng)量的數(shù)據(jù)一般采用傳統(tǒng)的打印機(jī)記錄方式，給數(shù)據(jù)的分析、處理和管理帶來(lái)許多不便。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用最新IC卡技術(shù)，有較好的人機(jī)交換界面，使之實(shí)現(xiàn)配方工藝參數(shù)和稱(chēng)量數(shù)據(jù)在配料電子系統(tǒng)與上位管理計(jì)算機(jī)之間可靠的數(shù)據(jù)傳遞的新型、實(shí)用、性能穩(wěn)定、操作性好、維護(hù)方便的高精度配料電子秤。
本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型是在已有的單機(jī)型配料電子秤上進(jìn)行改進(jìn)而成的。其方法主要是在微控制器上分別連接有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IC插卡，即工藝配方IC卡和稱(chēng)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IC卡，通過(guò)IC卡技術(shù)強(qiáng)化和完善工廠的全面質(zhì)量管理功能。針對(duì)不同產(chǎn)品配方，制作不同的產(chǎn)品工藝配方IC卡，該IC卡與傳統(tǒng)的操作票職能相結(jié)合可以?xún)?yōu)化質(zhì)量監(jiān)督管理職能，從而可以實(shí)現(xiàn)快速方便地更改工藝配方參數(shù)和克服人為設(shè)置配方參數(shù)容易出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤所導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失。數(shù)據(jù)存貯IC卡取代打印機(jī)紙帶記錄配料數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確、輕松地在上位管理微型計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)科學(xué)的數(shù)據(jù)管理，并使單機(jī)型配料秤具有了網(wǎng)絡(luò)型配料秤的功能。同時(shí)，通過(guò)A/D基準(zhǔn)源與傳感器橋源的比例技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)源漂移的自動(dòng)抵消；采用LM317可調(diào)式穩(wěn)壓集成模塊作為橋源的驅(qū)動(dòng)元件，可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)短路、過(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)功能；在橋源驅(qū)動(dòng)電路中選擇適當(dāng)?shù)臑V波電容和電阻，可防止自激振蕩；在儀表放大器與A/D轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置一個(gè)二階巴特沃斯有源低通濾波器，可有效消除電路中的中、高頻干擾。
本實(shí)用新型同已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)具有比較廣泛的適用性，符合現(xiàn)代工業(yè)管理的發(fā)展方向，可操作性好，實(shí)用。
2、系統(tǒng)的可靠性高，穩(wěn)定性好，維護(hù)簡(jiǎn)單。
3、系統(tǒng)的性能價(jià)格比高，成本效益明顯。
4、系統(tǒng)精度高，電路的關(guān)鍵工藝指標(biāo)余度大，生產(chǎn)加工調(diào)試方便，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
本實(shí)用新型的
圖1．本實(shí)用新型的系統(tǒng)電路原理方框圖。
圖2．本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖3．本實(shí)用新型的高精度橋源驅(qū)動(dòng)和模擬信號(hào)放大整形電路原理圖。
圖4．本實(shí)用新型的按鍵輸入和數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例附圖作進(jìn)一步說(shuō)明附圖1中1為微控制器MCU；2為工藝配方IC卡；3為稱(chēng)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IC卡；4為系統(tǒng)參數(shù)EEPROM存儲(chǔ)器；5為人機(jī)界面的按鍵和數(shù)碼管顯示電路；6為人機(jī)界面接口電路；7為高精度A/D轉(zhuǎn)換器；8為儀表放大器；9為高精度橋源；10為稱(chēng)量傳感器；11為外圍給料設(shè)備的控制驅(qū)動(dòng)器；
12為系統(tǒng)的輸入、輸出接口電路；13為系統(tǒng)譯碼電路。
在微控制器MCU[1]上，分別連接有工藝配方IC卡[2]、稱(chēng)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IC卡[3]和系統(tǒng)參數(shù)EEPROM存儲(chǔ)器[4]。微控制器MCU[1]通過(guò)譯碼器[13]控制人機(jī)界面接口電路[6]和輸入輸出接口電路[12]，前者管理按鍵輸入和數(shù)碼管顯示輸出，后者通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)器[11]管理打印機(jī)接口和外圍給料設(shè)備工作。稱(chēng)量傳感器[10]信號(hào)經(jīng)過(guò)儀表放大器[8]放大整形后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器[7]，高精度橋源[9]同時(shí)提供A/D轉(zhuǎn)換器[7]的基準(zhǔn)電壓和稱(chēng)量傳感器[10]的橋源電壓。
附圖2中的微控制器MCU選用89系列單片微機(jī)89C51，這樣無(wú)需外擴(kuò)ROM或RAM存貯器，實(shí)現(xiàn)了真正地系統(tǒng)單片機(jī)運(yùn)行。采用二條獨(dú)立的I2C總線支持二片IC插卡，在微控制器MCU[1]的P1.6、P1.7兩個(gè)I/O端口上連接有工藝配方IC卡[2]，在T0、T1兩個(gè)I/O端口上連接有稱(chēng)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IC卡[3]。輸入輸出接口電路[12]和控制驅(qū)動(dòng)器[11]分別由二片74HC245[IC02][IC03]和一片74HC374[IC05]集成電路在微控制器MCU[1]的P0端口上擴(kuò)展而成，其中IC02作為輸出口構(gòu)成打印機(jī)的數(shù)據(jù)輸出口；IC03作為輸入口構(gòu)成打印口的控制線；IC05作為輸出口構(gòu)成外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)電路，控制給料設(shè)備工作。在微控制器MCU[1]上連接有總線型接口的集成元器件8279[IC04],8279工作在譯碼方式可支持4個(gè)輸入按健和8個(gè)供顯示的LED數(shù)碼管。
附圖3則是高精度橋源驅(qū)動(dòng)和模擬信號(hào)放大整形電路原理圖。稱(chēng)量傳感器[10]所輸出的高精度應(yīng)變信號(hào)通過(guò)電阻R2、R3分別與儀表放大器AD620[8]的差分輸入端相連，電阻R1調(diào)節(jié)儀表放大器[8]的放大倍數(shù)。經(jīng)AD620放大后的信號(hào)，再經(jīng)由IC09:A和IC09:B兩運(yùn)算放大器及相關(guān)電阻、電容構(gòu)成的二階巴特沃斯有源低通濾波器濾波、整形即消除電路中的中、高頻干擾后送至A/D轉(zhuǎn)換器AD7710[IC08]的Ain1+端進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換結(jié)果送入微控制器MCU[1]的P2口。AD7710同時(shí)提供一個(gè)+2.5V的基準(zhǔn)參考電壓輸出，用TL084運(yùn)算放大器[IC09:C]進(jìn)行線性升壓擴(kuò)流驅(qū)動(dòng)后作為稱(chēng)量傳感器的橋壓源，選擇采用橋源與A/D基準(zhǔn)源的比例技術(shù)，可以有效地抵消基準(zhǔn)源漂移對(duì)精度的影響。驅(qū)動(dòng)元件采用LM317電壓調(diào)整集成模塊，可以簡(jiǎn)單、可靠地實(shí)現(xiàn)短路、過(guò)流和過(guò)熱等保護(hù)功能。本電路的關(guān)鍵是應(yīng)對(duì)LM317的1腳設(shè)置防自激振蕩電路，它由濾波電容C6、C7和電阻R8組成，其中電容C6選用0.1μ瓷片電容，C7選用10μ鉭電解電容，R8選用4.7K～15K金屬膜電阻。
圖4為按鍵輸入和數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)電路原理圖，屬已有技術(shù)，不再詳述。
本實(shí)用新型電路中元器件參數(shù)如下電阻R1=0.22K；R2=6.8K；R3=6.8K；R4=20K；R5=20K；R6=20K；R7=20K；R8=4.7K；R9=1.8K；R10=3.6K；R11=3.6K；R12R15=1.6K；R16～R19=1.0K；R20～R23=4.7K；R24～R37=0.15K。電容C1=0.1μ；C2=0.1μ；C3=0.1μ；C4=0.1μ；C5=0.1μC6=0.1μ；C7=0.1μ；瓷片電容。E1=10μ鉭電解電容。晶振CM1=10M； CM2=10M。集成器件IC01=89C51；IC02=74HC245；IC03=74HC245；IC04=8279；IC05=74HC374；IC06=24LC01；IC07=GAL16V8；IC08=AD7710；IC09=T2084；IC10=AD620；IC11=LM317；IC12=4547；IC13=4547。
本實(shí)用新型的電源可采用通常的開(kāi)關(guān)電源模塊，它可以實(shí)現(xiàn)高效率、低發(fā)熱的功率調(diào)整，屬已有技術(shù)，電路圖中未畫(huà)出。本實(shí)用新型同時(shí)在上位管理微型計(jì)算機(jī)上擴(kuò)展一個(gè)外置的IC卡讀寫(xiě)器，在PC機(jī)中建立一個(gè)工藝管理模塊，通過(guò)IC卡讀寫(xiě)器制作所需的工藝配方插卡。同時(shí)在PC機(jī)中建立一個(gè)配料稱(chēng)量數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)班次的稱(chēng)量數(shù)據(jù)插卡可通過(guò)IC卡讀寫(xiě)器將稱(chēng)量數(shù)據(jù)自動(dòng)讀入數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣可以實(shí)現(xiàn)科學(xué)的數(shù)據(jù)管理。
權(quán)利要求1.一種由稱(chēng)量傳感器、微型控制器、A/D轉(zhuǎn)換器、譯碼系統(tǒng)、按鍵、數(shù)顯電路和接口以及外加上位微型計(jì)算機(jī)所組成的新型高精度配料電子秤，其特征在于微型控制器上連接有工藝配方IC卡和稱(chēng)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IC卡；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高精度配料電子秤，其特征在于工藝配方IC卡的快速方便更改與消除人為錯(cuò)誤，用予先按不同產(chǎn)品配方制作不同工藝配方IC卡實(shí)現(xiàn)；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高精度配料電子秤，其特征在于準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)上位微型計(jì)算機(jī)科學(xué)管理，將每班次稱(chēng)量數(shù)據(jù)自動(dòng)讀入數(shù)據(jù)庫(kù)插卡，用IC卡讀寫(xiě)器實(shí)現(xiàn)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高精度配料電子秤，其特征在于解決電路系統(tǒng)中基準(zhǔn)源漂移影響精度時(shí)采用了A/D基準(zhǔn)源與稱(chēng)量傳感器橋源的比例技術(shù)；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高精度配料電子秤，其特征在于消除電路的中、高頻干擾是在儀表放大器與A/D轉(zhuǎn)換器間設(shè)有一個(gè)由IC09:A和IC09:B兩個(gè)運(yùn)放及相應(yīng)電阻、電容組成的二階巴特沃斯有源低通濾波器；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高精度配料電子秤，其持征在于解決橋源驅(qū)動(dòng)電路的短路、過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)用電壓調(diào)整集成塊LM317；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高精度配料電子秤，其特征在于為防止其自激振蕩，在電壓調(diào)整集成塊LM317的1腳上接有C6、C7和R8組成的濾波電路。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的單機(jī)型配料電子秤,且具有網(wǎng)絡(luò)型配料秤功能,主要在微控制器接有工藝配方IC卡、稱(chēng)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)IC卡。用橋源電壓與AD基準(zhǔn)源的比例技術(shù)解決基準(zhǔn)源漂移,用LM317可調(diào)式穩(wěn)壓集成模塊實(shí)現(xiàn)短路、過(guò)流和過(guò)熱保護(hù),并在LM317的1腳上接有電阻、電容,組成防自激振蕩電路,在儀表放大器與A/D轉(zhuǎn)換器之間設(shè)有二階巴特沃斯有源低通濾波器消除電路的中、高頻干擾。本實(shí)用新型實(shí)用、適用范圍廣、有穩(wěn)定、成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01G19/00GK2311763SQ9720569
公開(kāi)日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月29日
發(fā)明者古樂(lè)野, 肖帆 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院成都計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究所