Entwurfskonzept einer dynamischen Mehrkopfwaage für die Automobilindustrie basierend auf SmaURTOS51

Autor: Smartweigh– Mehrkopf-Gewichtsgerät

1 Einleitung. Die dynamische Wagenwägung bedeutet, dass der Wagen mit einer bestimmten Geschwindigkeit einen Wiegetisch mit definierter Gesamtbreite durchfährt. Das Nettogewicht jeder Achse wird am Wiegetisch gemessen und anschließend zum Gesamtgewicht des Wagens addiert. Der gesamte Wiegevorgang ist ein Echtzeitprozess, der die Dateninformationen jeder Achse sofort erfassen und deren Nettogewicht schnell messen muss. Ist die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Chips zu gering oder die Programmierung ungeeignet, kann dies die Zuverlässigkeit und Glaubwürdigkeit des Bedienfelds beeinträchtigen.

Die Software vieler multifunktionaler Mobiltelefone verwendet heutzutage ein Front-/Background-Systemdesign. Der gesamte Programmablauf erfolgt in einer Endlosschleife. Das Hintergrundsystem ermöglicht es den einzelnen Prozessen, ihre jeweiligen Operationen auszuführen und beendet Systemdienste, um Fehler in mehreren Threads zu beheben. Solche traditionellen Programmierkonzepte weisen jedoch erhebliche Mängel auf. Der gesamte Programmablauf ist komplex und schwer zu realisieren. Es ist schwierig, Echtzeit-Programmabläufe zu entwerfen und zu erweitern. Auch die Behebung von Fehlern unter strengen Zeitvorgaben gestaltet sich schwierig.

Die Übertragung des eingebetteten Betriebssystems in das Multifunktionsinstrument kann die oben genannten Probleme gut lösen und die Softwareentwicklung zunehmend standardisieren und die Fehlersuche vereinfachen. Dadurch wird die Programmierung eines modularen Designs ermöglicht und der Entwicklungsaufwand reduziert. Natürlich benötigt ein Echtzeitbetriebssystem (RTOS) selbst Ressourcen. Mit der Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie verbessern sich die Eigenschaften der Komponenten stetig, während die Kosten sinken, sodass die Kosten für ein RTOS nicht mehr entscheidend sind. Die Übertragung des eingebetteten Betriebssystems in die dynamische Mehrkopfwaage für Kraftfahrzeuge verbessert die Zuverlässigkeit und Glaubwürdigkeit der Systemsoftware in dieser Anwendung.

2. Gesamtsystem: Die dynamische Mehrkopfwaage für Kraftfahrzeuge besteht im Wesentlichen aus einem Datenerfassungsmodul, einem Datenverarbeitungsmodul, einem Anzeigemodul, einem Datenkommunikationsmodul, einem externen Speicherchip und einem externen Watchdog 1 (siehe Abbildung 1). Das Datenerfassungsmodul verstärkt und filtert das vom Wägesensor erfasste Nettogewichtssignal, wandelt es in ein analoges Signal um und überträgt es an die CPU. Die CPU kommuniziert mit den externen Geräten, analysiert und verarbeitet das Nettogewichtssignal und sendet es an das Anzeigemodul und das Kommunikationsmodul. Das Anzeigemodul zeigt die Nettogewichtsinformationen an, während das Kommunikationsmodul das Nettogewichtssignal an die Host-Software sendet. Die Daten werden im externen Speicherchip des Bedienfelds gespeichert. Hauptparameter: Über die Funktionstasten werden die Hauptparameter des Bedienfelds eingestellt und geändert. Der externe Watchdog 1 verbessert die Störfestigkeit und Zuverlässigkeit des Bedienfelds. 3 Hardware-Konfigurationsschaltungsprinzipien 3.1 Datenerfassungs-Steuermodul Da der Mehrkopf-Wägetisch eine hohe Präzision aufweisen muss, wird ein externer A/D-Wandler ausgewählt und der CS5532 verwendet.

Diese Komponente ist ein Mehrkanal-Analog/Digital-Wandler mit extrem niedrigem Rauschen, hergestellt von CirrusLogic (britische Firma). Dank Ladungsausgleichstechnologie und eines extrem rauscharmen Programmcontrollers mit Verstärkungsfaktor-Chopper sowie eines stabilen und präzisen Messverstärkers ermöglicht sie 24-Bit-Pixel-Ausgabeergebnisse. Sie zeichnet sich durch einen hohen Dynamikbereich und flexible Schaltnetzteiloptionen aus und eignet sich daher besonders für dynamische Wägeanwendungen. Die Standardbetriebsspannung wird durch das professionelle Standard-Betriebsspannungsbauteil AD780 erzeugt. Der Stromkreis ist in Abbildung 2 dargestellt.

3.2 Mikrocontroller und externe Speicherchips Mikrocontroller sind der Schlüssel zur Systemsoftware, und die Vor- und Nachteile ihrer Eigenschaften bestimmen unmittelbar die Genauigkeit der Wägeausrüstung.

Autor: Smartweigh– Hersteller von Mehrkopf-Gewichten

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