分析無線吊秤稱重儀表的設(shè)計特點

稱重儀表主要是通過接收機與譯碼電路來實現(xiàn)重量信號的解調(diào)以及向二進制數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，進而通過單片機及其模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計對該儀表的稱重功能進行控制。測試表明，經(jīng)過特殊設(shè)計的稱重儀表與無線數(shù)傳秤體配套使用，才能真正具有性能穩(wěn)定、測量準確、抗*力強、攜帶方便等特點，且符合三級秤標準的要求。
　　
　　一、無線吊秤稱重儀表的設(shè)計概述
　　
　　隨著無線電子吊秤在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、電力、工礦企業(yè)的廣泛應(yīng)用，對電子吊秤的現(xiàn)場可操作性和抗*力的要求是越來越高。近年來，電子技術(shù)的發(fā)展，特別是表面貼裝工藝的成熟以及回流焊機的廣泛應(yīng)用，為稱重儀表向小型、便攜的方向發(fā)展提供了廣闊的空間，更為研制開發(fā)便攜式稱重儀表提供了有力的技術(shù)支撐。稱重儀表主要是通過接收機與譯碼電路來實現(xiàn)重量信號的解調(diào)以及向二進制數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，進而通過單片機及其模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計對該儀表的稱重功能進行控制。測試表明，經(jīng)過特殊設(shè)計的稱重儀表與無線數(shù)傳秤體配套使用，才能真正具有性能穩(wěn)定、測量準確、抗*力強、攜帶方便等特點，且符合三級秤標準的要求。
　　
　　二、便攜式無線稱重儀表的功能特點
　　
　　1、操作簡便：該系統(tǒng)采用了中文菜單操作，儀表具有更加完善的顯示、設(shè)定、修正、操作、打印、通訊等功能，使用起來簡單明了。使用單個稱重臺可進行輪計量（靜動態(tài)），使用兩個稱重臺可進行軸計量（靜動態(tài)）。
　　
　　2、儀表可采用液晶觸摸屏設(shè)計，操作極其簡單，無須按鍵，直接點擊輸入，比普通按鍵儀表輸入速度快3倍。
　　
　　3、配套稱重傳感器采用德國sick公司特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計的超簿型鋼制傳感器，采用激光焊接密封工藝，具有結(jié)構(gòu)緊湊，抗偏載、過載能力強，長期穩(wěn)定性好，密封性好等特點。
　　
　　4、操作系統(tǒng)采用了的2.4ghz無線傳輸技術(shù)，具有抗干擾性和移動性強的特點，穩(wěn)定可靠的無線傳輸距離可達30米，具有電磁轉(zhuǎn)換效率高發(fā)射功率大，功耗低之優(yōu)點。
　　
　　5、無線超薄檢測臺板，重量輕，堅固耐用，且便于攜帶。秤臺經(jīng)過嚴格工藝密封，防護性能可以達到ip67等級要求。
　　
　　三、無線吊秤稱重儀表的設(shè)計原理
　　
　?。ㄒ唬┗窘Y(jié)構(gòu)及原理
　　
　　無線數(shù)傳秤體部分基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，無線稱重儀表的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。為增強設(shè)備的抗*力，無線數(shù)字信號接收/發(fā)射機采用調(diào)頻方式，在國家規(guī)定的450MHz和230MHz2個頻段內(nèi)對載波的頻率進行調(diào)制/解調(diào)。無線數(shù)傳秤體發(fā)射機發(fā)出的信號即為調(diào)制后的數(shù)字重量信號，無線稱重儀表經(jīng)過接收/解調(diào)后得到秤體發(fā)射機發(fā)出的數(shù)字重量信號。
　　
　　無線數(shù)傳電子吊秤是利用應(yīng)變式傳感器受力后其變形與輸出電壓信號呈線性比例的特點來工作的。也就是說，通過應(yīng)變式傳感器可以將吊秤所承受的重力信號（輸入信號）轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺ㄝ敵鲂盘枺?，?jīng)過運算放大器放大和A/D轉(zhuǎn)換芯片變換為數(shù)字信號，該數(shù)字信號經(jīng)調(diào)制后由信號發(fā)射機發(fā)出。為避免發(fā)射機對外部設(shè)備的干擾，發(fā)射機應(yīng)采用金屬外殼進行屏蔽。
　　
　?。ǘ┓Q重儀表系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的抗干擾措施該稱重儀表控制系統(tǒng)主要由*處理單元（CPU）、信號接收裝置（接收機）、鍵盤、時鐘電路、EEPROM、LCD顯示模塊、打印機及RS232C接口等部分組成。
　　
　?。?）*處理單元為了提高*處理單元即單片機的抗*力，采用可在低電壓（2.5V）狀態(tài)下工作的芯片，這樣即使來自電源的干擾很強，一般也不會將6V供電降到2.5V以下，從而保證*處理單元的正常工作。單片機可選用MCS—51系列如89V516，它采用的是CMOS生產(chǎn)工藝，本身具有較強的抗*力，工作頻率設(shè)計在10～20MHz之間比較好，既兼顧速度又能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。
　　
　?。?）液晶顯示模塊為了便于安裝和未來升級顯示模塊的方便，液晶顯示模塊與單片機所在的主板是分開的，在液晶顯示模塊的電源與地之間并入220uF和0.01uF的電容可有效地降低來自線路的干擾。單片機89V516在串行口中接收到來自秤體的重量信號后對其進行設(shè)別、判斷和分析，剔除不正常（干擾）信號，經(jīng)軟件濾波、運算和顯示變換，并將變換后的數(shù)據(jù)送往液晶顯示模塊進行顯示，顯示更新頻率一般為5—10次/秒。
　　
　　（3）稱重儀表鍵盤部分為了提高單片機（CPU）的工作效率，鍵盤部分占用單片機P1口，采用4×4矩陣。為了提高鍵盤掃描時的準確性和抗*力，在軟件中采用多次判斷和中斷掃描的方法取得鍵值，完成各按鍵的功能。
　　
　　（4）電源電路整機的供電采用5節(jié)鎳氫電池，供電電壓為6.0V，電池容量為4.2AH。在供電系統(tǒng)中采用四端穩(wěn)壓電路78R05將6.0V的電壓降至5.0V后供給單片機和液晶顯示器。整個電源部分采用了多級LC濾波和RC濾波，可有效地消除來自外部和線路的電磁干擾。
　　
　?。?）存儲電路這部分電路采用24C256，其內(nèi)部有32KB的EEPROM，1MHz時鐘頻率;低功耗CMOS，10uA備用電流，3mA工作電流;2.7～5.5V電源電壓;高可靠性，重復(fù)擦除壽命可達10萬次，數(shù)據(jù)保存期為100年，采用了三線制總線結(jié)構(gòu)形式，使得數(shù)據(jù)讀寫更加快速可靠。
　　
　　（6）時鐘電路時鐘電路采用DS1302芯片，該芯片自身帶有時鐘日歷電路，采用三線制接口，數(shù)據(jù)傳輸速率可達400kHz;具有內(nèi)部切換電路的輔助電源輸入端;采用CMOS結(jié)構(gòu)、功耗低、抗*力強、壽命長、數(shù)據(jù)保存期為100年以上。
　　
　?。ㄈ㏄CB及電路抗干擾措施印刷電路板的抗干擾設(shè)計與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計的幾項措施作一些說明。
　　
　?。?）電源線設(shè)計根據(jù)印刷線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻;同時，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。
　　
　?。?）地線設(shè)計在單片機系統(tǒng)設(shè)計中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合來使用，可解決大部分干擾問題。單片機系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機殼地（屏蔽地）、數(shù)字地（邏輯地）和模擬地等。
　　
　?。?）接地設(shè)計在所有EMC問題中，主要問題是不適當?shù)慕拥匾鸬摹Ｓ腥N信號接地方法：單點、多點和混合。在頻率小于1MHz時，可采用單點接地方法，但不適宜高頻;在高頻應(yīng)用中，采用多點接地?；旌辖拥厥堑皖l用單點接地、高頻用多點接地的方法。地線布局是關(guān)鍵，高頻數(shù)字電路和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。