電子汽車衡的功能優(yōu)化

    數(shù)模混合集成技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)稱重儀表硬件電路低成本化設(shè)計(jì)上提供了條件。有關(guān)新型I2C存貯器及時(shí)鐘器件、新型Σ-ΔA/D、新型RISC結(jié)構(gòu)的微處理器可以大大簡化電路，極大提高了電路性能，在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)越來越廣泛被采用。

基本功能模塊的優(yōu)化

    為關(guān)鍵的器件該是MCU莫屬了，MCU即單片微處理器，是智能化儀表的大腦和心臟。根據(jù)MCU的不同選擇，目前市場上的電子汽車衡的基本功能電路可概括為以下幾種組合模式：

模式A：AMP+A/D+MCU+擴(kuò)展RAM+擴(kuò)展EPROM+擴(kuò)展I/O+E2PROM+鍵盤+顯示驅(qū)動(dòng)器+WDT

分析：典型芯片有8031/8039/80C49/8751等。

    屬早期MCU芯片，很多功能在外部擴(kuò)展，MCU芯片及其擴(kuò)展芯片已漸漸被市場淘汰，芯片集成商為應(yīng)付早期產(chǎn)品只在少量生產(chǎn)，故芯片價(jià)格相當(dāng)昂貴；該組合模式產(chǎn)品的穩(wěn)定性及抗干擾性能也很差，產(chǎn)品難以通過EMC測試。

模式B：AMP+A/D+MCU+E2PROM+鍵盤+顯示驅(qū)動(dòng)器+WDT

分析：MCU典型芯片有AT89C5X系列、W78E5X等，片內(nèi)具有FLASH程序存貯器。

    由于該系列MCU無WDT功能，設(shè)計(jì)時(shí)要在外部護(hù)展，因而增加了一定的硬件成本，同時(shí)該系列MCU的I/O口無EMI/EMS處理措施，給產(chǎn)品可靠性留下隱患。優(yōu)勢是與模式A相比其性價(jià)比有所提高，目前稱重控制儀采用該模式仍比較廣泛。

模式C：A/D+MCU+顯示/鍵盤

    分析：MCU典型芯片有STC89XX系列、AVR系列等，該系列MCU內(nèi)部集成了E2PROM及WDT功能，I/O口有EMC措施，且價(jià)格不比模式B用MCU貴。因此儀表可靠性及硬件成本均得到極大改善。

模式D：MCU+E2PROM+顯示/鍵盤

分析：MCU將AMP、A/D及微處理器集成在一塊芯片內(nèi)，屬混合信號MCU，代表芯片有AD公司的Adu8XX，TI公司的MSC121X，SILICONLAB公司的C8051F35X,等。該模式更加簡化電路，在小型化、節(jié)電或本安應(yīng)用中不失為一種好的選擇方案。

A/D選型：

     稱重儀表用的A/D轉(zhuǎn)換類型主要有：雙積分型、三積分型、Σ-Δ型；雙積分及三積分由于受A/D轉(zhuǎn)換速度限制，一般在工業(yè)動(dòng)態(tài)稱重場合很少被采用；目前，市場上大多儀表均采用Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換，特點(diǎn)是A/D分辯率高，線性好，A/D轉(zhuǎn)換速度又能滿足工業(yè)動(dòng)態(tài)稱重的需求。目前市場上型A/D器件低中均有供貨。建議控制儀表可選內(nèi)帶PGA的中檔Σ-Δ型A/D芯片，比較經(jīng)濟(jì)和實(shí)用。

各擴(kuò)展功能的優(yōu)化

    稱重儀表的基本性能已由基本CPU板模塊保證，由于儀表的擴(kuò)展功能決定了稱重儀表的實(shí)用性及檔次的高低，因此對儀表擴(kuò)展功能的接口電路也需巧妙選材，精心設(shè)計(jì)。工業(yè)現(xiàn)場用稱重儀表的擴(kuò)展功能主要有以下幾類，分別介紹如下：

打印模塊：可設(shè)計(jì)成串口/并口兼容方式，打印單據(jù)一般需要時(shí)間/日期數(shù)據(jù)，可將時(shí)鐘電路安排在打印接口板上。

    4-20mA模塊：由于工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)DCS系統(tǒng)傳輸采用4-20mA信號標(biāo)準(zhǔn)，因此稱重儀表要與之兼容則要備有該功能模塊。一般DCS系統(tǒng)的4-20mA有1‰精度就夠了，選12位D/A轉(zhuǎn)換器即可，高位數(shù)D/A會(huì)增加模塊成本；

該模塊軟件算法：MAout=weight/[max/(H_ma-L_ma)]

其中Maout：實(shí)時(shí)輸出電流所需的D/A數(shù)字量

weight：料重實(shí)時(shí)測量值；max：秤zui大量程

L_ma：秤處零位，4mA輸出所需的D/A調(diào)節(jié)值

H_ma：秤處滿量程，20mA輸出所需的D/A調(diào)節(jié)值

該算法通過軟件能方便被編程實(shí)現(xiàn)，可以大大簡化硬件電路成本。

    通訊模塊：由于工業(yè)DCS系統(tǒng)存在眾多缺陷，目前，F(xiàn)CS系統(tǒng)（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）正越來越廣泛被應(yīng)用在自動(dòng)化控制當(dāng)中，F(xiàn)CS系統(tǒng)技術(shù)主要以Profibus為主，要求現(xiàn)場過程控制設(shè)備具備基于RS485傳輸智能通訊接口。因而，工業(yè)稱重儀表的通訊接口智能化設(shè)計(jì)已是大勢所趨，從而使稱重信息能在企業(yè)Intrnet(Ethernet)甚至Internet上互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)共享。而為基于RS485傳輸?shù)墓I(yè)稱重儀表制定統(tǒng)一的通訊協(xié)議已迫在眉捷。建議采用下面基本通訊格式：STX（起始位）+IP地址+數(shù)據(jù)信息/命令+。。。+ETX（結(jié)束位）

IP地址：儀表地址編號

工業(yè)稱重儀表智能化通訊是發(fā)展趨勢，是提高儀表性能和檔次的具體體現(xiàn)，而且基于RS485傳輸?shù)耐ㄓ嵆杀疽瞶ui低的。

PWM模塊

在包裝秤及定量給料秤需要通過振動(dòng)方式加料時(shí)，該功能模塊作用明顯。

常規(guī)控制方法：一般為快中慢三段給料，需三只振動(dòng)控制器，且該控制器均需通過電位器手動(dòng)調(diào)節(jié)振動(dòng)量。此種控制成本高，振動(dòng)控制器易損壞。

模塊控制原理：交流過零時(shí)中斷捕獲振動(dòng)調(diào)節(jié)量（與稱重成比例同步變化），根據(jù)調(diào)節(jié)量控制定時(shí)器觸發(fā)可控硅導(dǎo)通，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)幅目的。如上圖示t1,t2點(diǎn)為觸發(fā)時(shí)刻，且t2比t1時(shí)刻觸發(fā)振動(dòng)量大。

特點(diǎn)：儀表全數(shù)字化設(shè)定及控制，振動(dòng)量隨物料多少自動(dòng)無級調(diào)節(jié)。因此，這是一種具極低成本的、*性能和可靠性的配料控制秤解決方案。

稱重控制軟件的優(yōu)化

    由于硬件的模塊化設(shè)計(jì)極大的降低了成本，使得很多復(fù)雜的控制需要通過軟件將各種功能整合在一起，而軟件設(shè)計(jì)的邊際成本幾乎為零，因此軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作是低成本化工業(yè)儀表設(shè)計(jì)的靈魂。