高精度智能电子多头秤
作者：Smartweigh多头配重器
1 引言 随着现代电子信息技术的飞速发展，电子多头秤已广泛应用于各个社会经济行业。其公式计算等功能深受用户青睐。智能电子多头秤的关键在于两大系统软件——检测与数据处理系统和人机交互技术页面。检测与数据处理系统由检测与数据处理方法组成，测量结果在所有人的控制下显示，并可进行信息查询和复制。本文主要详细介绍系统软件的检测部分，包括传感器电源电路的自动校准、传感器校准响应的设计方案及其双CPU中间工作。2 系统总体方案设计。科学研究的关键在于如何完善系统软件智能系统。多头秤监控系统主要由传感器运算放大器、数据采集（模数转换）电源电路、中间控制元件、反馈电源电路、外部补偿和开关电源应用等组成。
电源电路的功能是根据电阻应变片传输的电压值，将净重值替换为略微变化的工作电压值，并将其放大到相应的模数转换处理芯片可接受的工作电压数据。信号经模数转换后，仪表盘的系统误差主要由该部分引起，因此该部分的设计方案与整个系统软件的精度密切相关。中央处理器不负责整个系统软件的运行和操作，而是执行数据处理、自动校准、自动转换等过程，并响应系统软件CPU中间的电源电路的指令和数据传输。开关电源系统软件为系统软件的平稳运行提供良好的供电和分配系统，并提供高精度的桥式开关电源。 3 硬件开发 电子秤监控系统的硬件开发关键包括三个部分：运算放大器、模数转换电源电路和数控机床电阻。所使用的集成运算放大器处理芯片 AD525C 如图 2 所示。其输出温度漂移工作电压应低于 25V。当增益一般大于大型分立系统时，其温度漂移工作电压应低于共抑制比 CMR（约为 90dB）。AD525C 作为音频放大器，包含用于 tt1WG=1、10、100 和 1000 引脚的高精度电阻。SI 工艺：将 JWRG2 端相对增大，并预先连接倍频选择引脚（此时 RG1 未连接到前端），即可实现相对放大功能。除此以外，当指定的增益值在 1 到 100 之间时，可以使用这种内部匹配方法。
当转换过程继续进行时，AD524 还有另一种控制增益值的方法。使用滑动变阻器 RG 将 AD524 处理芯片的管 3 (RG2) 连接到引脚 16 (RGD)，RG2 对应的电阻值为 RG-40K/(Gl)3.2。数字转换电源电路采用 MAXIM 生产的 14 位多路 S1 模数转换器 MAX194。该处理芯片具有电容式 DACPWM、采样嘴座、10 个校准 DAC、串行通信和控制功能，不仅具有高速运行、高精度、低功耗等特点，而且其内部校准电源电路可以校准线性度和偏移差，无需外部调节即可进行调整。所有 18 个固定性能参数均保持在允许的温度范围内。串行通信特性使得 IB 可以直接连接到大多数标志控制板，大大简化了系统软件电路原理。此外，它还模拟了模拟开关电源和数据切换。电源分离的结构也大大降低了数据噪声耦合的危害。其主要特点是：屏幕分辨率为14位；积分离散系统偏差为0.33%，数据信噪比加丢帧率为82dB；9. 当参考工作电压为+9V时，当输入工作电压从0V变化到9V或从5V变化到+9V时，输出数据量从OOOOH变化到3FFFH。采用预编程流程来控制其电阻值的变化。该设计方案选用Xicor公司生产的非易失性CNC机床电阻器X9241，包含4个电阻阵列，每个阵列包含63个电阻模块。在每个模块的中间和2个节点处设有可通过拖拽模块浏览的抽头点。拖拽模块在阵列中的位置由客户根据双线串行总线插座进行控制，物理组件的详细地址在终端由A0-A3键定义——X9241将串行通信的数据流分析与详细地址输入端的状况进行比对。当所有4位详细地址均相对成功时，对方会回复表示已选中。每个X9241有4个电阻阵列，因此CPU的两条I/O线总共可以操作多达64个电阻阵列，每个电阻阵列都关联一个拖拽端寄存器（WCR）和四个8位寄存器地址，所有这些都可以由客户进行加载或读取。
拖拽端子计数存储器（WCR）的内容操作电阻器阵列中拖拽端子的位 JL。在X9241的指令结构中，除了读写存储器和各存储器之间的数据传输指令外，还有一个指令可以使拖拽端（WCR）移动一个最小单位，即INC-WIPER指令。每次执行INC-WIPER指令，拖拽端就会移动63个电阻模块中的一个，这极大地便利了零点调整程序流程的设计。4个系统原则：1）复位。“系统软件上电后，首先执行复位操作。如果控制面板-人机交互技术页面没有系统指令，系统软件每次开始校准时都会先将状态字加载到EEPROM中，并进行识别。自动激活之前待机时的主要参数，例如原始预设值或安全通道方法、基准值和增益设置。然后CPU发出指令，将多通道模拟开关AD7502切换到第四安全通道，并将仪器设备放大器AD524的输入端①和②设置为……”短路时，CPU根据预先设定的系统控制数控机床的电阻。改变设备X9241中10K电阻的阻值，对可编程控制器增益值仪器设备放大器进行自动零点调整。2）传感器调整：当操作员判断电子多头秤无负载时，根据人机交互技术页面获取传感器零点调整指令，CPU接收人机交互技术页面通过串口通信发送的信息，识别需要调整的传感器组号，调整相应的数控机床电阻X9241，分别进行初始调整和微调，电源电路执行传感器自动零点调整的日常任务。 3) 系统软件零点调整，CPU 调整可编程控制器的增益值放大器和传感器（如有必要）后，CPU 根据 A/D 转换器 MAX194 采集零点的剩余工作电压残值，并将其存储在 EEPROM 中。*等待一切正常后，称量儿童体重时，再次减去该值。 “如果自然环境发生剧烈变化，CPU 未收到零点校准指令，客户可随时随地通过机器的交互式页面发出零点校准指令，使电子多头秤重新校准。此外，对于 A/D 转换器产生的零点数据误差，MAX194 会在每次上电后的 50ms 内自动校正 A/D 转换器的零点。CPU 也可使用 A/D 转换器 MAX194 执行实际的校准操作。总的来说，这款电子多头秤凭借优秀的系统软件，具备自动实时零点校准功能，从而确保其高精度称重工作。#4）传感器响应功能。该系统软件具有独特的传感器响应功能，使其量程范围非常广泛，从几公斤到几十吨不等。其关键技术是可编程控制。当客户根据应用目标在测量范围内选择特定类型的传感器，或者当传感器因常见故障（或变更）而更换时，系统软件会自动进行传感器响应。在生产过程中），工程项目（或客户）的专业技术人员只需将传感器与系统软件连接，根据人机交互技术页面，输入命令和场景范围，并将标准公斤或吨分量（缺失代码）放入系统软件称重板中，然后A/D型数字转换器读取mV/kg或mV/t值作为基准值，并将其存储在系统软件的EEPROM中，以便在称重时使用。
此外，CPU根据人机交互技术系统软件CPU传输的基准值和测量范围的主要参数，计算并确定仪器设备放大器AD524可编程控制器的增益值。CPU操作数字电位器X9241中的2K电阻，使可编程控制器增益值放大器按照新的增益值标准工作，并对变送器的测量范围进行校准。除了被称重物体的净重值外，该信息还具有一系列功能，例如安全通道设置、基准值设置、企业设置、增益值设置、自动零点调整和默认设置状态维护。5.1 主要编程设计 电子多头秤监控系统中的所有功能均由客户根据人机交互技术系统软件中的操作面板激活。因此，监控系统和交互系统软件遵循以下协议：人机交互 技术系统软件的每个功能都对应一个字节，称为命令字。当操作面板实际执行某项功能时，人机交互技术系统软件会推送相应的命令字，监控系统通过串行接口终止方式接收该命令字（因为检验策略系统需要实现称重和推送称重。实际操作结果只能通过终止方式接收，而不能通过查询方式接收），执行指令识别后，将“转到相应的服务项目组装器”。
此外，指令字也被加载到EEPROM中，并在校准后作为待加载状态。在程序流程中更新EEPROM，并在返回独立程序流程的开头后再次加载EEPROM状态字。每次系统软件启动和主参数复位后，放大器的自动零点调整程序会被分配一次，并且每次线路端口终止后，源程序必须跳出循环加权并从头开始。终止程序流程的等待点是返回到原始清除位置，因此设置了一个额外的标志位7QH来区分终止中断是否启用。如果发生这种情况，它将跳出称重循环系统并重置主参数。”5.2 子程序设计-5. 将XI放大器调整到汇编器的一半。首先，CPU选择多通道模具开口的第4通道。结果是放大器芯片的两个输入端短路，输入电压数据信号为零，并进行放大。要调整的是仪表的输出值——交流偏置电压。将X9241的拖头放在放大器输出正偏置电压的固定端上，即向相反的WCRC拖头端（计数存储器）发送OOH^，然后启用A/D转换。程序流程是将获得的数据信息（大于1FFFH）与1FFFH（1FFFH是ADCMAX194工作电压模拟输入流量为零时的输出数据量）相加减，并判断差值是否为正数，如果为正数，则重复WCR加上KA/D，并进行实际的加法运算。并进行减法运算，直到差值为零或由正变为负时终止。5-2.2 传感器 Sm 程序流程 传感器零点调整和放大器的编程设计 零点调整的概念类似。差值取决于；CPU 不需要先将数值设置到 WCR，而是立即进行 A/D 转换，以区分数据量和 1FFFH 大小的输出。如果超过，则进入 WCR 并逐步将汇编值加 1。然后进入 WCR 并逐步将汇编值减 1。
此处，WCR 值在两个汇编器之一中逐渐改变，直至 A/D 输出和 1FFFH 即将终止。5.2.3 基准值设置程序流程 在交互式技术系统软件的操作面板上选择基准值设置并按住。此时，监控系统的 CPU 可能由于接收到应用程序通信的数据信号而切换到终止解决方案汇编器，并在终止解决方案汇编器中识别系统命令字，然后进入基准值设置汇编器。
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