地磅數字式稱重傳感器設計與應用

介紹了一種數字式稱重傳感器的設計以及在稱重/測力領域中的應用。它集運算放大、A/D轉換、CPU J/0為一體,輸出為標準的數字量信號，外形尺寸與模擬式稱重傳感器相同，具有密封性好、抗干擾能力強，精度高，功能多，實現了傳感器信號的遠距離傳輸，可直接與計算機通訊。經實驗’該數字式稱重傳感器在量程范圍內均達到0.01%的準確度。
引言
用數字式傳感器取代傳統模擬式傳感器以適應直接與計算機通訊是今后傳感器的發展趨勢。眾所周知，計算機已經在各個領域得到了廣泛的應用，但它只能識別數字信號。因此，研究數字式傳感器具有以下重要意義：
①因為數字式傳感器輸出的是標準數字信號，所以可以直接與計算機通訊。
②具有傳輸距離遠、抗干擾能力強、無信號損失等特點。
③保證了傳輸過程中的可靠性和穩定性，解決了計算機對外界信息處理數字化的客觀要求。
改革開放以來，特別是我國WT0的加入，越來越多的外資企業到中國落戶。在衡器行業，美國、德國、日本等國早已在中國的上海、深圳、常州等地辦起了獨資或合資企業。不過，到目前為止，他們生產的主要還是模擬式的傳感器。因此，傳輸距離和抗干擾能力都受到了限制。國內的幾家大型衡器制造廠’ 雖然也在研究這方面的問題，但仍沒有完全解決多只傳感器信號輸人和高速傳輸之間的矛盾。不過,以后的發展趨勢已經非常清楚，就是“傳感器+計算機” o因此，研究數字式傳感器也就成了當前非常迫切的任務。
1.研究開發內容和技術關鍵本課題研究的內容是：
數字信號的輸出形式以及直接與計算機進行通訊。
輸出的數字信號應達到的精度和速度。
對輸入信號的處理、運算、非線性修正、量程變換等。
實現傳感器輸出信號的高速和遠距離傳輸。設計的技術關鍵問題是:微型化、非線性修正、遠距離傳輸
數字式稱重傳感器內部集成了微處理機、轉換器、運算放大器以及可編程邏輯電路、穩壓電路等,結構較為龐大和復雜，因此，要解決的關鍵問題是如何用最少、最小的電子元件來實現這個系統的所有功能。數字式稱重傳感器的另一個重要任務是解決信號輸入的非線性誤差，軟件通過建立相應的數學模型、插值法等來修正其非線性誤差,用軟件來實現的關鍵問題是如何建立相應正確的數學模型。要實現遠距離傳輸,必須處理好距離、干擾和速度之間的矛盾。
2.研究方案、技術路線
研究方案的原理框圖如下：

技術路線
根據衡器行業的實際情況，本課題采用了集高速運算放大器、24位S-A M)轉換于一體的超小型集成電路CS5M2，每秒可轉換500次以上，從而保證了信號輸人的高速轉換。采用PHILIPS單片微處理器,具有速度快，容量大,成本低、體積小的特點，便于以后軟件的擴充。
3-主要設計指標輸出信號:標準asc n碼波特率：1200—19200可調非線性：0.01%
不重復度:0.005%
4.試驗結果
為了檢驗數字式稱重傳感器的準確度，參照 G&T7724-1999的檢測方法，用標準測力機進行試驗，結果見表1。