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电子秤系统的高精度设计实现与智能化检测方法

热度0票 浏览0次 时间:2020年6月20日 09:53
张鲁雨 大兴安岭地区质量技术监督检验检测中心
摘要:电子秤是人们生活中必不可少的称重仪器,除了方便人们生活以外,在多种商品交易中也较为常用。电子秤的称重准确性直接关系到商品交易的公平性。为此,对电子秤的称重准确性提出了较高的要求。电子秤是在原有称重机械的基础上,利用多种先进技术所产生的称重仪器。相对于传统的称重设备来说,在精准度上有了明显的提升。为此备受人们关注。而在多种商品交易的需求下,对电子秤的精确度提出了更高的要求。本文,就针对电子秤系统的高精度设计进行探讨,并且对智能化检测方法展开研究。
关键词:电子秤;高精度;设计;智能化
电子秤在使用的过程中,主要称重原理为,利用传感器实现对被测物体的质量监测,之后将被测物体的质量形成较小的电压信号,最后借助信号处理器将其电压转换成具体数字信号,并且显示到显示屏上,进而实现对被测物体重量的有效测量。这种测量方式相对于传统的机械称重方式,表现出更好的准确性。为此,被大量应用到社会生产和生活中。鉴于电子秤的称重准确性对于商品交易的公平性具有直接影响。为此,我们有必要加大对电子秤系统的研究,使其精确性得到进一步提升。
一、电子秤系统的高精度设计
1、系统设计基本思路
在针对电子秤系统进行设计时,需要优先考虑到电子秤系统使用过程中的功能需求,从而对其自身的功能部分进行有效设计。
除去系统内部的控制器模块以外,还需要包含数据采集功能、传感器功能和通信接口,最后是液晶显示功能。系统设计过程中,各个功能模块在实际称重的过程中所发挥的作用也有所不同。数据采集模块与传感器相连,会对传感器所发出的相应电压信号进行采集,并且由信号转换器将其形成数字信号,最终结果会交由控制器处理,控制器在接收到数字信号之后会将其投射到显示屏上,实现电子秤系统的称重功能。在对电子秤系统进行设计时,还需要考虑到软件的处理功能,并且在此基础上拓展电子秤系统的功能用途,实现电子秤系统的高精度发展。
2、数据采集部分的方案确定
(1)方案一压电传感器。这类传感器是一种较为特殊的具有代表性的传感器,又可以被认为是自发电形式的传感器,其中的工作过程的优势就是借助特殊表面在最后形成对应的压电效应,这类传感器重量比较小,并且体积比较小,实际在工作的过程中十分的可靠,并不是特别适合频率过低的被测量,而且不能对静态量进行检测,只能适用于动态力学量的测量。当前看来很多的都属于是对动态力量和加速度进行的检测,压电器件的不足之处也是很明显的,其中显而易见的就是比较微弱的输出的能量,最为明显的是就是分布的电容和最终输出特点,对外接线路的具体需求也是非常大。
(2)方案二电容式传感器。就是指一种可以把非电量信息再次转换为电容的一类传感器,其构造一般较为简单并且动态响应比较好,灵敏度高、其中的优势包含非接触测量等优势的最终实现,电容传感器可以对压力等进行检测,借助相对简单的电容器进行阐述,彼此间是平行的金属极板,如果没有对边缘的效应进行考量,这样的情况中,电容是:
式中
d——是指两个极板之间具体距离;
A——是指平行扳机之间互相遮盖面积;
ε r ——介质对应的介电常数;
ε o ——真空环境下介电常数。
假如内测量改变让公式里 d、A、ε r 这几个参数可以出现随意变化,都能够造成最后电容量出现改变,能够利用测量线路重新转变成电量来输出。下面就主要以 MPXM2010 为主来简单地用图形说明下电容式传感器相对的优势与劣势,重点地有象征性地作以分析和了解,使得在选用传感器方面有着更加丰富的选材,以便能够选到更加有利于该电子秤设计的传感器。
二、高精度电子秤的检定方法
根据检定要求,按照国家检定规程 JJG539-1997 数字指示秤的检定规程对该电子秤进行检定。在实验室条件下,对电子秤的示值误差、重复性、鉴别力等指标进行了检定。
1、示值误差检定
示值误差是指电子秤的示值与质量约定真值之差。检定时,测试的载荷点必须包含空载、最小秤量、最大允许误差转换点所对应的载荷、最大秤量等载荷点。载荷应从空载开始,逐渐向上加载,直到加载至电子秤的最大秤量,然后再向下卸载载荷,直到零载荷为止。首次检定的电子秤,测量的载荷点数大于和等于 10 点;后续检定或使用中检定的电子秤,测量的载荷点数可以适当的放宽要求,但大于等于 6 点。无论加载过程还是卸载过程,都应保证有足够的测量点数。
2、重复性检定
在实际相同的测试条件下,用同一方式,将同一载荷多次加放到承载器上,一般选择 80% 最大秤量与最大秤量之间的单个砝码进行加载实验,相同载荷多次测量结果的差值应不大于相应载荷点下最大允许误差的绝对值,测量次数不少于 6 次。测量中每次加载前可进行置零。本文选择 2400g 的标准砝码,每次加载前置零,测量 10 次。电子秤的重复性等于加载砝码稳定后,电子秤示值误差的最大值 Emax 减去电子秤示值误差的最小值 Emin。
3、鉴别力检定
对电子秤在最小秤量、1/2 最大秤量和最大秤量处于平衡状态时,分别轻缓地加载或卸载一个等于 1.4d 的附加载荷试验,电子秤的示值应明显地改变。
三、电子秤的智能化检测简析
电子秤的称重功能主要是依托于控制芯片以及其衍生的控制技术来实现的。同时,其称重功能也属于核心控制中的要点技术内容。从当前的发展形势来看,在进行电子秤系统设计时,所采用的控制芯片以集成芯片为主。这一发展局面也透露出来电子秤系统正在由原有的电子模式,转变为更多元化的发展模式。这种发展态势,也与当前的智能技术以及自动化技术快速发展存在直接联系。自动化技术以及智能技术的有效应用,也使得电子秤系统的精准度有了有效提升,其功能特点也越来越突出,能够为人们生产生活提供很大便利。
诸如,与上位机的信息连接,通过图形的操作界面的软件,不断的对数据库进行管理和控制。相对应的,自身对于精度也有着比较高的要求,功能相对来说比较齐全,而且在具体使用的过程中也更加的便捷。在实际的使用过程中,性价比是比较高,它的性价比也是不能忽视的,在很多的时候可以代替原来的称重的工具。在开发电子秤的系统的时候按照特定的需要和要求,根据实际的需求,开发出在实际操作过程中价值不能忽视的电子秤系统。
参考文献:
[1]张超洋,周启忠,张龙江,等 .基于 ARM 单片机的高精度电子秤设计与实现 [J].电子技术与软件工程,2017(6):254-255.
[2]黄世高,彭森.基于单片机的智能电子秤设计[J].卷宗,2016 (5).

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