电子秤原理及知识
仪器信息网 · 2011-09-29 09:11 · 19408 次点击
电子称重技术
衡器是计量器具的一个重要组成部分。过去人们称计量为“度量衡”。所谓度,是指用尺(如古时的骨尺、牙尺及以后渐次问世的竹尺、木尺、皮尺、钢尺等)测量物体的长短;所谓量,是指用容器(如古时的合、升、斗、斛及以后使用的量桶、量杯等)测量物体的体积;所谓衡,则是指测量物体重量。
计量术语
绝对误差---是某量值的给出值与其真值之差(在自然界中是没有真值的)。
相对误差---是绝对误差与真值之比,主要用于测量的准确度。
系统误差---在相同的条件下多次测量同一量时,误差的绝对值恒定,或在条件改变时与某个因素成函数关系的有规律的误差,简称细差。
随机误差---服从统计规律的误差,随即误差表明了测量结果的分散性。
精密度------是随机误差大小的标志,精密度越高随机误差越小,但不一定准确。
准确度------显示值与真值的偏离程度。准确度高并不一定精密。
精确度------精确度高表明精密度和准确度都比较高。
稳定性------仪表的指示值在一段时间中的变化(规定时间)。
一类别:按工作方式可分为机械秤(磅秤),电子显示秤,自动计量系统。按使用方式可分为案秤,台秤,小地秤,电子汽车衡,直示吊秤,无线数传吊秤,定量包装系统。按功能可分为,计重秤,计数秤,计价秤。
二系统组成:传感器电路;A/D电路;单片机电路;显示电路;键盘电路;输出接口电路;电源电路;以及各种智能电路。
三简介:
传感器电路:
它是把非电量(压力,扭力,温度,湿度,光敏)转换成电量(流电压)的功能转换器件。工作原理:外界的作用力使传感器的弹性梁发生形变,随之使贴在弹性梁部位的应变片也发生阻止变化,四个应变片是接成桥式测量电路,在激励电压的作用下,输出信号也发生正比的变化(电量)。传感器的精度直接影响称量的精度。
A/D电路的信号流程:
传感器的输出信号经过LC滤波进入运放电路放大,由反馈网络控制放大倍数,得到稳定的信号。经过隔离电阻并电容滤波在进入有源滤波器整形后进入A/D电路的模拟输入口进行模/数转换,A/D电路必须有稳定的工作电压,稳定的基准电压,稳定的低漂移的输入信号,标准的时钟信号,在单片机的控制下转换出数字信号(BCD)码。“INT1,INT0”中断信号使系统识别被测对象的量值变化。
3单片机电路:它是把CPU(中央处理器),一定容量的存储器,若干输入输出(I/O)接口等部件集成在一小快硅片上的微型机算计,简称单片机。
A简介:自1976年美国Intel公司推出第一代8位通用但片机系列MCS—48,20年来世界各大半导体公司开发生产的弹片机系列,各具特色品种齐全。目前单片机正在过程控制,数据采集,智能仪表,机电一体化,家用电器,以及网络技术领域发挥作用。
B内部结构:寄存器,端口,存储器,复位电路,振荡器等(弹片机内部电路)。专用寄存器(SFR):CPU对它进行读操作,得一随机数,写操作无效。A累加器:CPU进行各种算术运算和逻辑运算时都要与累加器配合。B寄存器:执行乘除运算指令时要用到B寄存器,其他时用做数据积存。C断口锁存器(0~3):80H,90H,A0H,B0H四各单元,就是P0,P1,P2,P3。D串行数据缓冲:包括发送,接收。E控制寄存器:中断优先级IP,中断允许IE,串行口控制SCON,电源控制PCON。F程序计数器PC:功能是保存下一次要执行的指令。使用者不能访问。端口:如8位机,有四个8位双向端口。每个端口均由锁存器P0~P3,输出驱动器和输入缓冲器组成。
显示电路:
显示器接口:数码(LED)和液晶(LCD)两种,还有莹光显示(VFD)。
ALED:共有a~g7段及小数点dp,8个段(发光二极管)由8条数据线控制驱动。段采用共阳极(V+)或共阴极(V-),8段的每个阴极单独由总线控制发光。基本上采用软件控制,颜色:有红色;绿色;兰色。
B工作原理:向公共点施压称为位选信号;向各段的操作称为段选信号(字形码)。多采用动态扫描法显示字型码由软件完成。
CLCD工作原理:是一种功耗低,室外显示醒目,美观。它是由背板(玻璃)和一定数量的段或点组成,在段和背板之间施加电压(周期性改变极性的电压,否则LCD会发生化学反应,使之损坏,所以要使用AC信号驱动(方波电压)。段与背板极性相反时该段显示,极性相同时不显示(内置解码器)。LCD驱动:用单片机直接驱动LCD要使用较多端口,所以要用(CMOS)型液晶显示驱动器,它用自身的RC振荡器产生周期性改极性的驱动电压。分类:A用位选输入线对显示位进行控制,驱动器本身含有字符发生器进行显示。B用八条数据总线控制显示。
键盘/接口电路:
a键盘电路:向系统输入命令和数据。靠硬件识别的键盘电路称为编码键盘;通过软件识别的称为非编码键盘电路。单片机系统使用非编码键盘电路。
b打印接口:它是单片机系统的输出设备:C系列(卧式),T系列(台式),A系列(面板式)。数据信号线(DB7~DB0),单向,从单片机发出的命令码和数据码均通过这组信号线传送给打印机。数据选通输入信号(STB):低电平有效,DB0~DB7的数据只有在有效的STB信号作用下才能被锁入打印机的内部锁存器中。打印机应答信号(ACK):低电平有效,低电平表示打印机以处理完所接收的数据。打印机忙信号(BUSY):低电平有效,若为高电平,意味着打印机正忙于处理刚收到的数据单片机切勿送来数据。打印完BUSY又变成低电平,并触发应答信号ACK,以告之单片机可以送来新数据了。
c串行接口:用于称重显示仪表与计算机,打印机之间的数据交换。
通讯距离:RS-232为15米;20mA电流环为91米;RS-422为1219米。
负载能力:只能带一个接收器;20mA电流环可串接6个接收器;RS-422/485可多点连接33个接收器。
数据传输速率:(简称波特率)300,1200,2400,4800,9600。
数据传送格式:分稳定后输出,连续输出。
电源电路:电源电路原理:称重系统基本是使用交,直流两用电源,(蓄电池配电)变压器降压整流,可供电也可以对蓄电池充电。
故障现象:电源电路的故障现象是多种多样的,既有规律,又变化多样。
A不开机:Q1Q2必须良好,U1必须正常,就是元件,线路不能有短路和短路。
B不关机:Q1Q2或线路可能有短路(ce自身短路或b极端有误触发信号)。
C加电自动开机:也属于不关机,还要注意线路板的印刷线路走线是否有短路点。
D输出电压偏高或偏低:主要注意稳压器的质量和电容是否有短路现象。
E输出电压不稳:注意Q1Q2U1的品质和电容的软性故障(用元件代换法)。
F不能置零:查开关二极管和系统的回路通断。
G不能自动关机:查OFF的信号通路是否有短路断路,系统是否有问题。
M电源检误动作(显示电源信号)主要是电压比较器Q3故障。
N还要注意开关的质量和电阻阻值异常。
一、电子秤的原理示意图:
↑Fx→传感器→OP放大(运算放大器)→A/D转换(模数转换器)→CPU→显示驱动→显示屏
↓
工作流程说明:当物体放在秤盘上时,压力施给传感器,该传感器发生形变,从而使阻抗发生变化,同时使用激励电压发生变化,输出一个变化的模拟信号。该信号经放大电路放大输出到模数转换器。转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。直至显示这种结果。
二、秤的分类:1.按原理分:电子秤机械秤机电结合秤2.按功能分:计数秤计价秤计重秤3.按用途分:工业秤商业秤特种秤
三、秤的种类:1.桌面秤指全称量在30Kg以下的电子秤2.台秤指全称量在30-300Kg以内的电子秤3.地磅指全称量在300Kg以上的电子秤4.精密天平
四、按精确度分类:I级:特种天平精密度≥1/10万II级:高精度天平1/1万≤精密度<1/10万III级:中精度天平1/1000≤精密度<1/1万IV级:普通秤1/100≤精密度<1/1000
五、专业术语:1.最大称量:一台电子秤不计皮重,所能称量的最大的载荷;2.最小称量:一台电子秤在低于该值时会出现的一个相对误差;3.安全载荷:120%正常称量范围;4.额定载荷:正常称量范围;5.允许误差:等级检定时允许的最大偏差;6.感量:一台电子秤所能显示的最小刻度;通常用“d”来表示;7.解析量:一台具有计数功能的电子秤,所能分辩的最小刻度;8.解析度:一台具有计数功能的电子秤,内部具有分辩能力的一个参数;9.预热时间:一台秤达到各项指标所用的时间;10.精度:感量与全称量的比值;11.电子秤使用环境温度为:-10摄氏度到40摄氏度12.台秤的台面规格:25cmX30cm30cmX40cm40cmX50cm42cmX52cm45cmX60cm
六、电子秤的特点:1.实现远距离操作;2.实现自动化控制;3.数字显示直观、减小人为误差;4.准确度高、分辩率强;5.称量范围广;6.特有功能:扣重、预扣重、归零、累计、警示等;7.维护简单;8.体积小;9.安装、校正简单;10.特种行业,可接打印机或电脑驱动;11.智能化电子秤,反应快,效率高;
七、电子秤检查过程:1.首先整体检查:有无磨损和损坏;2.能否开机:开机后是否从0到9依次显示、数字是否模糊、能否归零;3.有无背光;4.用砝码测试能否称重;5.充电器是否完好,能否使用;6.配件是否齐全;
八、传感器类型:1.电阻式:价格适中、精度高、使用广泛;2.电容式:体积小、精度低;3.磁浮式:特高精度、造价高;4.油压式:现市场上已淘汰;显示器种类:1.LCD(液晶显示):免插电、省电、附带背光;2.LED:免插电、耗电、很亮;3.灯管:插电、耗电、很高;K/B(按键)类型:1.薄膜按键:触点式;2.机械按键:由许多单独按键组合在一起;传感器的特性:1.额定载荷;2.输出灵敏度;3.非线性;4.滞后;5.重复性;6.蠕变;7.零点输出影响;8.额定输出温度影响;9.零点输入;10.输入阻抗;11.输出阻抗;12.绝缘阻抗;13.容许激励电压;(5-18V)
九、传感器损坏后现象:1.称量不准;2.显示不归零;3.显示的数字乱跳判断传感器的+E、-E、+S、-S1.先用电阻档测4条线两两这间的电阻值,共有6组。如为400-450欧则为+E、-E;如果为350欧,则为+S、-S;为290欧,则为R桥臂;2.在+E、-E端接上+_5V电压,传感器正确施加一个压力,如输出+_S增大,则红表笔为+S,反之-S;
十、高精度计数秤特点:1.Kg/Ib单位转换功能;2.零点显示范围、调整功能(GLH系列没有)3.取样速度调节功能;4.有10组单重记忆功能;5.可同时进行重量、数量、累计功能(GLH只有数量累计)6.可设定重量、数量上限警示功能;7.自动零点追踪、温度线性校正;8.扣重及预扣重功能;9.待机功能;10.有零点显示范围和零点跟踪范围;11.有电池电压管制限制功能