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多功能稱重配料儀表設計與應用

發布時間:2019-08-22 09:34:29 |來源:中國知網

1 引   言

隨著現代建筑業對混凝土質量的要求不斷提高 ,老式攪拌站已經無法滿足工程要求 ,所以在國內市場上出現很多混凝土攪拌站生產廠家 ,攪拌站的種類也各種各樣。在混凝土生產過程中 ,物料的計量精度是保證混凝土質量的關鍵 ,在各種計量方式中 ,采用儀表作為獨立的計量設備是廣為采用的辦法。 由于混凝土的生產環境比較惡劣 ,所以在設計配料儀表時必須針對環境的特殊性 ,才能使儀表有實用價值。 另外 ,儀表和大功率的動力設備直接使用相同的電源 ,電源的干擾很大 ,所以儀表應能有較強的抗干擾能力。為了提高配料精度 ,采用高精度的 A / D 轉換芯片是必須的。 多功能稱重配料顯示儀表內部主要包含以下 6大部分: 單片機控制電路、 RS232通訊電路、模數轉換電路、輸入輸出電路、電源電路和鍵盤顯示電路。

 

多功能稱重配料儀表以微機作為控制系統的核心 ,可以保證系統在高效、快速的情況下工作 ,精度高 ,穩定性 好 ,由于其 內部含 有可編 程的信 號放大 器AD 7710,所以可以直接和重量傳感器連接 ,簡化外圍電路 ,成本低。稱重配料儀表在混凝土攪拌站中將發揮重要作用 ,應用前景廣泛。

 

2  稱重配料儀表的構成及功能

2. 1  稱重配料儀表的功能

該儀表的功能是用來實現對混凝土進行自動配料。通過程序控制相應閥門使一種物料落入稱重盤 ,傳感器將相應的壓力信號送至 AD 7710芯片 ,經模數轉換后 ,由 8279芯片控制顯示電路顯示相應數值 ,當該種物料的重量與程序預設的值相符時 (要考慮空中落差 ),開始下一種物料的配比。 在配料過程中采用累加計量的方法 ,當 4種物料配比達到要求后就可以放入攪拌機進行攪拌。

2. 2  主要技術指標

( 1)電源: 220V AC 50H z ;

 ( 2)濕度: 90%濕度 (無凝結 );

( 3)顯示范圍: 12位 ( 6位重 量、 6 位配方 );

( 4)工作溫度: - 10℃~ 40℃; ( 5)靈敏度: 0~ 30mV;

  1. 顯示分度: 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200;
  2. 采樣速度: 200次 /s; ( 8)接口: 輸入電壓小于 24V,開關量輸出電流小于 500mA;
  3. 最大量程: 60000; ( 10)傳感器輸出為 20 mV

2. 3  工作示意圖

稱重配料儀表工作示意圖如圖 1所示。

 

3  稱重配料儀表的硬件電路設計

應用 M CS-51設計一個多功能、多用途的稱量配料顯示儀表。在單片機控制電路中 ,通過 AT 89 C 52完成對各部分的實時控制 , X5045芯片用于實現對系統電源監視同時提供看門狗定時器功能 ,其外部復位電路為整個系統提供上電復位操作;通過控制 8279的相應引腳 ,完成鍵盤掃描、信息顯示;同時為了提升系統的存儲空間 ,擴展了外部 RAM 和 ROM 。 在模數轉換電路中 ,由電阻應變式傳感器傳來的信號經 AD 7710芯片完成模數轉換 ,在硬件設計過程中要注意該部分使用獨立的+ 5V電源 ,相應引腳連接要注意去耦問題。 在通訊電路中 ,利用 M AX232完成單片機與外設的通訊連接 ,該芯片使用單一+ 5V 電源供電 ,完成RS232電平與 TTL電平的轉換 ,這是整個通訊部分的核心 ,同時要采用光電隔離裝置實現對干擾信號的隔離。 在電源電路中 ,根據 系統設計需要 ,將有效值220 V , 50 Hz 交流電經變壓器降壓以及整流、濾波和穩壓操作提供 3個獨立的直流電源 ,實現對各電路的驅動。 設 計 中利 用 74 HC 574 和 74 HC 245 芯 片 控 制ULN2003和 TLP521完成輸入輸出操作 ,鍵盤部分采用 2× 3鍵盤矩陣 ,顯示部分采用共陽極接法 ,配合8279實現按鍵功能及信息顯示。稱重配料儀表的硬件電路原理框圖如圖 2所示。

 

4稱重配料儀表的軟件電路設計

本系統軟件主要完成模數轉換、鍵盤操作、自動配料、 LED 顯示等功能。系統軟件主要由主程序、鍵盤控制子程序、模數轉換子程序、自動配料子程序、標定 (比例關系 )子程序 (在按鍵分析子程序中 )、參數設置子程序 (在按鍵分析子程序中 )等組成。 主程序流程圖如圖3所示。

其中 , 1號任務為 8279顯示區數據刷新 ; 2號任務為對 AD7710寫控制字; 3號任務為顯示電壓信號值 ; 4號任務為讀 AD 7710子程序 ; 5號任務為 A / D數值處理 ; 6號任務為按鍵分析子程序。

 

5 結   論

通過對所設計的多功能、多用途的稱重配料顯示儀表進行試驗測試和實際應用分析 ,得到如下幾點結論:

( 1)采用 AD 公司的 24位 A / D 轉換芯片 ,轉換速度快 ,精度高 ,穩定性好 ,由于其內部含有可編程的信號放大器 ,所以可以直接和重量傳感器連接 ,簡化外圍電路。

( 2)實現了 RS232接口與 PC機之間的通訊 ,構成了可以完成自動配料功能的配料儀表。

( 3)通過軟件設計 ,加強了配料精度的控制 ,實現了故障自動報警、信息自動保存、多種配料控制方式等功能。

( 4)該稱重配料儀表能實現 4種原料 (根據需要可調節 )的累加計量功能。

作者:陳德增

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