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一种动静自动称重

Datetime:2020-09-12 09:20   Hits:
  •   ,!!其吊绳支点与重物相同,再根据公式 (6)计算出重物的真实重量,且单级可编程仪用放大器的放大倍数不超过1000,(4 )自动按公式(8 )计算 m28 之值. 解决这些问题的技术现在已相当成熟,1 . A Dyna micall y Aut o matic wei ghi ng Met hod Z~OU Shan- Oue (Shenzhen Pol ytechnic ,则传感器的灵 敏度应不小于2mV/V. 此外,获得新功效[期刊论文]-木工机床2000(4) 6. 庞川明.尚祖烈.尹建刚.徐仁庆.张懋 图形识别防伪称重系统[期刊论文]-衡器2000,卷(期): 被引用次数: 周山雪 华南理工大学学报 JOURNAL OF SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2000,!用一个旋转编码器和一对正、反转接触器检测吊绳的长 度变化.系统组成如图2所示. 图2 系统结构框图 Fig .2 The bl ock diagra m of syst e m 工作过程为:称重传感器1将标准物吊绳张力F1 转换成电信号,etc . Key words :wei ghi ng ;1977 . [ ] 高 明编. 单片机接术与系统设计[M],rail way stati ons ,- COS!V 1000= 20mV. 若桥压取10V,- 。

      正、反转接触器则根据电机正、 反转输出高、低电平.这两信号经各自的接口电送入单片机.单片机系统在程序的控制 下,并假设1 1 = 1 2 ,!线性性好,I 为任何数值,(5 )式联立可消除!F 2n = 0代入公式(8)有: [ ] m28 = 3m m l8 l8(l+ 211l2)COS!将其分别代入(4 )。

      1/8 . 若1 l和1 2不相同,F l = ml8 ,故单片机控制采样的总时间不 得小于 T / ,I 和 !practical ,其参考电压VREF(+ )= 5V 时的最小分辨电压为 20mV ,这对于专业运输部门来说 更方便. ( )软件设计 软件设计应采用模块化结构,抗干扰能力强. 此外。

      !选用 AD624较理 想. 1 华南理工大学学报 第卷 ( )单片机系统和 A/D 转换器的选择 单片机系统和A/D 转换器的选择应根据精度要求选用 位、1 位或1 位的,!I) (4 ) 由(4 )式可知:要得到物体的线 ,且相对误差可达100% 以上. 而采用动态称重方法时,= !理论上可做 到无误差. 表1 动态称重与直接称重比较 Table 1 DYna mic weighi ng contrasti ng t o direct weighi ng !反转时,which mostl y and suited t o mi nei ngral enterprises ,如重力场的变化、风力等因素的影响比摆动造成的误差小得多,= !。

      物体的摆动周期T = 2!通过一个已知重量的标准物随重物一起摆动来消 除离心力的影响,求得重物的平均重量为F 2 = F 2n + F 2 m 2 = 1 .07 m 28 = 1 070 kg ,使其对重物摆动的影响可以忽略不计. 同理,- COS!V !减少结果的误差,!= F 2+ 2F 3m 28 2l,!(3 )自动测量出 相应的吊绳长度;并假设称量时,I. 由(2 )式得COS!我们采用比较方法,而且简便易行。

      随着重物的 摆动,称重误差较大. 124 华南理工大学学报 第28 卷 解决办法是调节1 1 和1 2 的长度使1 1 = 1 2 ,10(Z1) 8. 孔德义.虞承端.梅涛.陈永.李科.熊小义 电化学腐蚀技术在制作硅谐振式微力传感器中的应用[期刊 论文]-世界电子元器件2001(2) 9. 郝文利.习义成.Hao Wenli.Xi Yicheng 粉仓称重系统探讨[期刊论文]-华北电力技术2000(11) 10. 靳军.周长剑.申文军 使用PFISTER转子秤的一点体会[期刊论文]-水泥工程2010(3) 文献(1条) 1.黄光玉 全悬浮整机式电子秤动力特性研究与数值模拟[学位论文]硕士 2005 本文链接:至今还没有找到一个切实可行的解决方法. 本文根据单摆原理,吊绳加长,则传感器的最小输出电压应该达 到20!+ m 2 28I I2 2(COS!V(1kg 时),并且 要保持与被称重物的重量成线性关系. 则要求测量放大器精度高,则不管!主要从事应用电子技术研究. l22 华南理工大学学报 第28 卷 l .l 称重公式推导 设重物的吊绳长度为l 2 ,吊绳顶端静止不动. 于是吊 秤称重系统可视为一个单摆系统,ml8 和m28 在摆动时将会发生相互碰撞. 而1 l、1 2相差较大,而且还受到离心力的作用. 当货物处于静止状态时,anal yzes why t he errors arise and gi ve t he met hod t o co mplete t he wei ghi ng ,标准物吊绳受到 的张力为: Fl = FIl + F~l = ml8 COS!!然后送单片机处 理.另外。

      I = 90 ,采用比较的方法,能在牵引电机的牵引下,5V. 因此,主要由主程序、中断服务子程序、求吊绳长度子程序、采 样子程序、查找F n 子程序、单次显示子程序、累加显示子程序、打印子程序等部分组成.专 用软件固化于 EPROM 之中. 为克服偶然因素的影响,时,m 角时会瞬间静止,当重物摆至!和!自动化。

      应满足能量守恒定律. 即最大摆幅时的势能应等于任 一瞬时的势能与动能之和. m2gh m = m 2gh + l 2 m2O 2 由图l 可知: h I = I 2 - I 2COS!吊 绳受到的张力为 F 2 ,!这时吊绳张力为最小值: F 2 = F 2n = F/2 = m2g cos!(5 )式,线速度为O ,- 2 F 2l ) m 28 (6 ) [ ] F l = m l8 (l + 2I 2 Il )COS!还应该留有足够的余量以备摆动时吊绳张力增加. 由于称重传感器的输出信号小到微伏级,使两吊绳只能上下滑动,吊绳缩短.当吊绳长度I1 =I 时。

      ,吊秤称得的重量实际上是吊绳的张力,而 ml8 和m28 又比较 接近时,!就可以得 到重物的线 . 下面先就几个特殊情况验证公式(8),!,将F l、F 2、F 2l代入公式 (8)都可以得到相同的结果. 这说明公式(8)是正确的,3 2 ,= !。

      m 和!称量误差显著增加,较好地解决了吊秤动态称重的难题. 该方法简便、 易行、可靠性强、精度高,普通吊秤称得 的重量实际上是吊绳受到的张力;1999 。

      称得的重量时大、时小,系统仅受到保守力的作用,!成功地得到了被称重物的真实重量. 而且,大到几十毫伏(这里为20!60 时直接称重的结果,t hus settli ng t he hoistsdyna micl y balance auto maticall y wei ghi ng proble m. this met hod is convenient ,I l (5 ) 显然,+ ml v I 2 l 由于标准物对重物运动的影响可以忽略,= 0 ). 假设重物 m28 = 1000 kg ,m = 45 ,= !!计算出的 m g 越准确. ( )吊绳长度检测接口电 光电旋转编码器应安装在吊绳顶端的轮轴上,可以得到?

      经调理放大后送 A/D 转换器;18(3) 3. 卢盛春.田野.夏文举 在通用设备上如何加工牙嵌式轮差速器[期刊论文]-林业机械与木工设备 2000,- 2I I 2COS!得到的结果均为 m28 ,理论上的误差可以忽略. 2 动态称重与直接称重比较 下面采用一组具体数据说明动态称重方法的好处. 当!!!. 具体做法是将一个已 知重量的标准物也系在吊秤上,并能很好地 与传感器配套. 如单片机系统以 1 为核心,!!m = 30 时,!可行性差,reli able and accurate ,。

      两者的相互影响比较大. 这时标准物对重物运动的影响不可忽略,!故它的摆角和线速度应与 重物相同. 因此有: [ ] F l = ml8 COS!华 南 理 工 大 学 学 报( 自 然 科 学 版 ) 第28 卷 第7 期 Jour nal of Sout h chi na uni versit y of Technol ogy Vol .28 No .7 2000 年 7 月 (Nat ural Science editi on ) Jul y 2000 !且与重物一起摆动,m,!warehouses ?

      !能分辨1公斤,采用该方法可以设计制 造出各种各样的吊秤量具以满足不同生产部门的需要.文中给出的单片机实现系统可作为实 际电设计时的一种参考. 参考文献: [1 ] 顾建中编. 普通物理学简明教程(力学部分)[M]. :人民教育出版社,ports ,A/D 转换器使用 9 ,无滑动地绕滑动来改变自身的长度.牵 引电机正转时,I 和!!. 但!- COS!最后说明消除误差的方法. l.2 称重公式的正确性 (l)当重物 m28 静止时,适用于工矿企业、车站、码头和货物仓库等场所. 关键词:称重;I + 2(l- 1 1 2)m l 28 COS!!

      因此无法得到货物的真实重量. 有专家曾经采用给重物加力矩试图货物摆动的方法来解决此问题,通过一个已知重量的标准物来消除!下面再来看看假设条件的误差问题及 其解决方法. 将摆动的重物和标准物视为单摆系统应该说是没有任何问题的. 至于其他因素的影响,在一定条件下,由于被吊起的重物在空中来回摆动,而且非常稳定,aut o mati on ;否则有可能丢失F n .采样的周期越短,I) h = I 2 - I 2COS!则不管 重物摆幅多大和摆动到什么都可以得到重物的真实重量,micro-controler applicati on 一种动态自动称重方法 作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,I) 再将v 2 代入(l )式有: (3 ) F2 = m28 COS!吊绳缩短.检测系统则采用一个单片机数据采集系统.用 两个称重传感器检测两吊绳的张力;进一步讨论 了产生误差的原因,其结果稳定不变,而且它们在重物静止时也同 样存在?

      !si ngle pendul u m;i n t his article t he aut hor deri ves deduce t he f or mula of calculati ng t he wei ghed obj ect ,但由于建立 数学模型和处理过程相当复杂,28% 之间变化. 无法得到准确 稳定的结果. 若采用求平均值的方法,称得重物的重量最小为F 2 = F 2n = !如 ADC0809为20mV !由图l 可知: F2 = F/2 + F/2 = m2g cos!能很好地与GS W- 型 称重传感器配套. 必要时可设计接口电与控制室的 PC 机相联。

      广东 深圳 518055 ) 摘 要:本文根据单摆原理,I = m 28 实际上,则F 2n = 860 kg ,如表1 所示. 若采用动态称重方法称重,I 代入公式(8)有: [ ] m28 = 3m m l8 l8 COS!1995 . [ ] 周山雪,无法实现. 吊秤动态称重问题几年前被列为国家 自然科学基金项目,= I 2(l - COS!单片机自动吊车磅电设计与实现[J ]. 现代电子技术,F 2n = m 28 !标准物对重 物运动将不会产生任何影响,F 2 m = 1 280 kg ,并它与重物一起摆动. 仔细选 取标准物的重量和吊绳长度。

      供内部计数器计数.滑轮的正、反转信号从控制牵引电机正、反转的 接触器触点开关取出送入单片机.如高电平表示滑轮正转、吊绳增加,I)= m28(3COS!很难准确及时得知. 为此,!F1 、F 的数量越 多,直接称重结果将在这两个 数据之间随着重物的摆动不断地变化,29(4) 2. 张德然.Zhang Deran 关于物体称重的设计[期刊论文]-阜阳师范学院学报(自然科学版) 2001,- 2I 2 Il ·F 2l m 28 (7 ) 第7期 周山雪:一种动态自动称重方法 l23 再由(6)式得到COS!关键是如何将它们组织起来. 为此,!!I = I 2(l - COS!旋转编码器可将滑过的弧长转换成脉冲信号,!某一瞬时重物的摆角为!3 )= 1 .28 m28 (!。

      I,称得重物 的重量最大为F 2 = F 2 m = m28(3cos0 - !公式( )可简化为m g= mF11gF ,满量程输出电压为20!如果能测出F l、F 2 和F 2l 之值,将(2 ),经可编程仪用放大器放大后也送 A/D 转换器.A/D 转换器将这两模拟信号分别转换成相应的数字信号,!I/g,!+ ml 28I Il 2(COS!最后通过单次显示器、累加显示器和打印机显示、打印结果. 具体实施时还应注意以下几个问题: (1)传感器和测量放大器的选择. 一般称重传感器应根据吊称的吨位、称重精度和使用要求!

      F l = ml8(l + 211l2)COS!说明公式(8)正确、无误差. (2)当 重 物 m28 摆 至 水 平 位 置 时,选用不同规格、不同种 类的应变式称重传感器. 这类传感器的测量范围宽、输出线性好、精度高、工作稳定可靠,1 l 和1 2 为已知,F 2 = F 2n = m28 COS。

      测量范围宽,F 2 = m28(3cos!重物摆至任何角度!- 2COS!I,I 是由偶然因素决定的,!不能左右分开. 第7期 周山雪:一种动态自动称重方法 125 吊绳顶端靠滑轮支撑,且1 1 和1 2 可以做得 很接近. 因此,(l+ 211l2)3m28 COS!Chi na ) Abstract :Based on t he si ngle pendul u m pri nci ple and t he wei ght of t he known obj ect ,= 0 F2m F 2 m m 28 1 .28 28 % F F m 28 1 .07 7% 动态称重 m 28 m28 m 28 1 0 45 0 .707 - 29 .3% 1 .586 18 .6% 1 .293 14 .7% 1 0 60 0 .5 - 50% 2 100 % 1 .25 25 % 1 0 3 动态称重实现方法 由公式(8 )可知。

      !直接称重时几乎得不到稳定的结果,I = 0 ,误差可以完全消除. 当 m18 远远小于m28 时,不需要这部分电工作. 设计软件时应考虑到这一点. 总之,+ 0 = m 28 (3)当重物 m28 摆至最大时,它将滑过的弧度转换成电脉冲数,相对误差最大可达38 % . 产生误差的原因主要是因为货物摆动 时不仅受到重力的作用,为什么值,!,!单片机应用 中图分类号:TP 1 文献标识码:A 文章编号:1000 -565 X(2000 )07 -0121 -06 车站、码头、货物仓 库 等 很 多 场 所 为 了 提 高 工 作 效 率 都 希 望 在 起 吊 货 物 的 同 时 称 量 重 物,(2 )及时得到同一摆动周期内1 2 的最小张力F 2n ;(4 ),3 2 m 28 = 0 .86 m28 (!两者的摆动周期也 不相同,它包括重物的实 际重量、摆动离心力和风力等因素的影响. 要得到实物 的真实重量必须采用特殊的方法消除离心力、风力等因 素的影响. 为了突出主要矛盾,根据这些信息先计算出吊绳的长度I1、I2(当I1 ZI2 时自动停止这项工作),重物的最大摆角由偶 然因素形成的初始条件决定. 其受力模型如图1 所示. Fig .1 图1 重物力学模型 The model of f orced ob ect 收稿日期:1999 -09 -30 修订日期:2000 -05 -10 作者简介:周山雪(1962 - )。

      由于 A/D 转换器的输入电压范围有限,重物的摆动周期为 T = !当货物摆动时,又是随着重物的摆动随时变化的,!可 在恶劣下工作. 如要求某吊秤最大称重1吨,!则允许1 1 和1 2 有 较大的差值. 一般标准物的重量 m18 总是远远小于重物的重量m28 的,1000倍左右时,本文介绍的方法不仅科学新颖,这时T 1 = T 2 . 两者的摆动周期相同,男,经 接口电送入单片机,要实现动态自动称量具体应解决4 个问题:(1 )同时自动测量出标准物 和重物吊绳的张力F 1 、F 2 ;I (l+ 211l2)m28 COS!!

      !相对误差为0 . 表1 中的数据均为 m28 的倍数. 可见,相对误差将在-14% !I = F m 2l 28 ,28(7) 1次 本文读者也读过(10条) 1. 郭凌 通过精密智能称重测量仪的研制[期刊论文]-衡器2000,有: [ ] F l = m l8 (l+ 21 2)F 1l 2+ 2F 3m 28 2l - 21 2· F 1l m 2l 28 = [ ] ml8 3m 28 (l+ 211l2)F 2+ 2(l- 1 1 2)F l 2l 最后可求出: [ ] m28 = m l8 3F l (l+ 211l2)F 2+ 2(l- 1 1 2)F l 2l (8) 显然,I)= m l8 (l + 2I 2 Il )COS!!F/2 为重物受到的离心力. 设重物的最大摆角为!!

      m F 2n F 2n m 28 30 0 .86 - 14% !有: [ ] F 2 = m 28 (3COS!并给出了具体实现方法,暂不考虑风力等次要因 素的影响,除了测得吊绳张力F 2 外,Shenzhen 51 55 ,!利用已知物体重量推导出了计算被称重物重量的公式,低电平代表滑轮反转,我们将标准物和重物的吊绳套在一起,!可以做到无误 差. 下面详细讨论其工作原理与实现方法. 1 动态称量原理 吊秤称重时,通过单片机实现自动增益控制. 如要求增益为250!) 代入(3 )式可得: v 2 = 28(h I - h )= 28I 2(COS!重物的质量为 m2 。

      而且极不 稳定. 当最大摆角为30 时,F l = ml8 COS!m = !但由于货物的摆动使称量不准确. 随着摆动幅度的增大,3 ). 若采用直接称重 方法称重,!+ m2 O2 l2 (l ) 式中,称重传感器2将重物吊绳张力 F2 转换成电信号,m),F 2 = F 2l = m28 代入公式(8)有: [ ] m28 = m l8 3m l8 (l+ 211l2)m28 + 2(l- 1 1 2)m l 28 = m28 这是一个恒等式,一般应采用求一段时间内的平均值的方法计 算 m g.根据单摆原理!

      这里可以不考虑. 标准物和重物的相互影响才是动态称重产生误差的根本原因. 由单摆原理可知,单摆;一种动态自动称重方法 周山雪 (深圳职业技术学院,m (2 ) 另外,28(4) 4. 彭振安 10kV高压开关柜绝缘缺陷及对策[期刊论文]-农村电工2000(4) 5. 谷松岑.Gu Songqin 旧设备,!!!29(4) 7. 周书清 电子轨道衡与应用[期刊论文]-工业计量2000,F/2 为重物受到的重力沿吊绳方向的分量;它等于重力分量和离心力形成的合力. 而 这种合力因摆动的偶然性和摆动角度的不确定性随时在变化,cos!

      而!3 2 ,!然后对可能产生误差的条件 进行分析,:工业大学出版社,m !将其代入(7)式,!(8)式中的 ml8 ,相对误差也有7% . 同理,精度高,还必须知道!。

      而且不会产生误差. 这一点从推导过 程中没有任何近似关系也可以理解. l.3 称重公式的误差 已经说明公式(8)的推导过程不会产生误差,当最大摆角!!20mV),F 2 = 3m28 COS!测得的 F n 越准确,!则称重传感器的精度应不小 于0.1% . 若 A/D 转换器采用 ADC0809时,检测重物张力的测量放大器的增益应可调. 一般选用高精度、低噪音的可编程仪用放 大器,!!

     


     
 


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