高精度电子秤对药品重量的检测
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- 发布时间:2014-10-02
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称重技术是人类生活中不可缺少的-部分,自古以来就被人们所重视,作为-种计量手段,被广泛应用于工业、农业、贸易等各个领域。随着现代文明和科学技术的不断进步,人们对称重技术的准确度要求也越来越高。电子秤产品技术水平的高低,直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益↑年来,电子秤重技术取得了突飞猛进的发展,电子秤在称重计量领域中占有越来越重要的地位,其应用领域也在不断扩大。
尤其是商用电子秤,由于其具有准确度高、反应灵敏、结构简单等优点,被广泛应用于工商贸易、轻工食品、医药卫生等领域。目前,机械秤正在逐步被电子秤取代,这就促使我们需要进-步深入研究电子秤。电子技术逐渐向着集成化、高速度、高精度、智能化的方向发展。
本文的电子秤设计选取STC89C52单片机为控制核心,以电阻应变式称重传感器为重量感应器件。在对感应信号处理的A/D转换拈中,选用ADC0832芯片,26 中国制药装备·2013年 5月·第 5辑此芯片是美国国家半导体公司生产的-种8位分辨率、双通道A/D转换芯片。由此而设计出的高精度 电子秤更好地满足了人们的需要。
1 系统拈的介绍按照设计的基本要求 ,系统怪为5大拈 ,即数据采集拈、单片机最小系统拈、超重报警拈、键盘拈和显示拈,如图1所示。其中,数据采集拈包括称重传感器和A/D转换电路。
数据采集拈 键盘拈单片机最小系统拈超重报警拈l > l 显示拈图1 系统总体设计框架图1.1 STC89C52单片机单片机是指-个集成在-块芯片上的完整的计算机系统,也被称为微控制器 (Micro controller),它最早被应用在工业控制领域。目前,国内外使用较多的是以51内核扩展 出的单片机 ,即通常所说 的51单 片机 。
STC89C52单片机是51系列中的-种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(Flash Programmable and ErasableRead Only Memory,FPEROM)的低 电压 、高 性能 的CMOS8的微处理器 。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MSC-51指令集和输出管脚相兼容。
1.2 称重传感器拈称重传感器实际上是-种将质量信号转变为可测量 的电信号输出的装置 。
使 用传感 器应 首先考 虑传感器所处的实际工作环境,这点对正确选用称重传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及其安全性和使用寿命,乃至整个传感器的可靠性和安全性。按照称重传感器结构型式的不同,可将其 分为 直接位 移传感 器(包括电容式、电感式、电撼1D0 Q - NDLcl位计式、振弦式、空腔谐振器式等)和应变传感器 (包括电阻应变式、声表面谐振式或是利用磁弹性、压 电和压阻等物理效应的传感器)。对称重传感器的基本要求是:输出电量与输入重量保持单值对应并有 良好的线性关系、有较高的灵敏度、对被称物体状态的影响要孝能在较差的工作条件下工作、有较好的频响特性、稳定可靠。
经实验分析,本文最终选用的是电阻应变式称重传感器。在电阻应变式称重传感器中,当电阻丝在外力作用下发生机械形变时,其 电阻值也随之发生变化,这就是电阻应变效应。描述电阻应变效应的关系式为:AR/RK式中 --电阻丝电阻的相对变化;K--应变灵敏系数;Zhuangbeiyingyong yu Yan ◆装备应用与研究- - 电阻丝长度相对变化,s△ 。
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件,通过它转换被测部位受力状态的变化,电桥的作用是完成 电阻到电压的比例变化,电桥电路的输出电压反映了相应的受力状态。在全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边 ,不同的接入邻边,应变片初始阻值为R RzR3R ,当其变化值为AR ARAR3AR 时,其桥路输 出电压UEK。
图2为压力传感器的测量电路,主要作用是将传感器的输出电压放大。 是电桥的调零电阻,R笠是整个放50%151 M-k-QKeyAR23k.Q图2 压力传感器测量电路图大电路的调零电阻,R 、R 用来调整运放增益。
1.3 A/D转换拈ADC0832是美国国家半导体公司生产的-种8位分辨率、双通道A/D转换芯片,具有体积孝兼容性强、性价 比高等特点。具体参数 :8位分辨率;双通道A/D转换;输入输出电平与TTL/CM0S相兼容;5 V电源供电时输入电压在0~5 V之间;工作频率为250 kHz;转换时间为32 s;-般功耗仅为15 mW;有8P、14P-DIP双列直插、PICC多种封装。
图3为ADC0832的接口电路,正常情况下ADC0832与单片机的接口应为4条数据线,分别是CS、CLK、DO、DI,但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效,且与单片机的接口是双向的,所以在 电路设计时可以将DO与DI并联在-根数据线上使用。
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