商品包裝稱(chēng)重控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引言

商品包裝稱(chēng)重系統(tǒng)是通過(guò)產(chǎn)品的原料輸送線把產(chǎn)品輸入到包裝之內(nèi),在包裝過(guò)程中對(duì)重量進(jìn)行嚴(yán)格的控制,通過(guò)稱(chēng)重壓力傳感器、單片機(jī)、外圍電路設(shè)備以及輸送系統(tǒng)的配合達(dá)到準(zhǔn)確稱(chēng)重、定量包裝的要求,在實(shí)際生產(chǎn)中,該系統(tǒng)可以發(fā)揮其高效、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn),為企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)提供有力保障。

1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

本文所設(shè)計(jì)的商品包裝稱(chēng)重控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。當(dāng)傳送皮帶把一個(gè)容器送往落料管下方時(shí),稱(chēng)重系統(tǒng)開(kāi)始工作。步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng),帶動(dòng)料門(mén)開(kāi)關(guān)推進(jìn)器,產(chǎn)品從落料管落下。當(dāng)產(chǎn)品重量與設(shè)定重量差在一定范圍內(nèi)(也就是商品允許范圍)時(shí),停止進(jìn)料,然后啟動(dòng)傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行傳送,直到后邊的空容器又傳送來(lái),進(jìn)行第二個(gè)商品的稱(chēng)重,如此周而復(fù)始地工作。為了便于控制填料速度,采用三角形填料口方案,使進(jìn)料的速度和精度都有所提高。

2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件電路主要由AT89C52單片機(jī)、電阻應(yīng)變式稱(chēng)重傳感器、外圍放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、顯示電路組成,硬件電路結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

2.1稱(chēng)重電路設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)商品稱(chēng)重,設(shè)計(jì)采用電阻應(yīng)變式壓力傳感器。由于其輸出電壓很小,為了使這個(gè)電壓的值與A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電壓范圍匹配,要使用放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。稱(chēng)重傳感器放大電路如圖3所示。

系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換電路選用的是TLC2543。該芯片是11個(gè)輸入端的12位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,具有轉(zhuǎn)換快、穩(wěn)定性好、與微處理器接口簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

2.2紅外對(duì)射電路設(shè)計(jì)

在本系統(tǒng)中,采用紅外線傳感器對(duì)射的方法對(duì)商品的包裝進(jìn)行檢測(cè),發(fā)射端選用紅外發(fā)射管。為了消除干擾,接收端選用38kHz接收頭作為接收端,采用這種接收器是為了使整體系統(tǒng)的抗干擾性能得到增強(qiáng)。紅外對(duì)射電路如圖4所示。

2.3顯示電路設(shè)計(jì)

商品包裝稱(chēng)重系統(tǒng)對(duì)外信息量大,所以在本系統(tǒng)中選用液晶顯示器作為系統(tǒng)的輸出顯示,根據(jù)信息的顯示方式,選用TM240128液晶作為顯示器。

2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

商品包裝稱(chēng)重系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有兩個(gè)部分,一個(gè)是控制進(jìn)料口的步進(jìn)電機(jī),另一個(gè)是驅(qū)動(dòng)傳送帶的直流電機(jī)。

驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)控制傳送帶運(yùn)行不需要很高的精度,且直流電機(jī)的電流較大,所以在傳送帶電機(jī)的驅(qū)動(dòng)中采用MoSFET管。直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示。

步進(jìn)電機(jī)的控制大多采用專(zhuān)用芯片,因?yàn)閱纹瑱C(jī)的I/o接口功率不是很高。在本系統(tǒng)中應(yīng)用的芯片是L293D,其最高電壓可達(dá)到36V,在本系統(tǒng)中用到的是9V。

3程序設(shè)計(jì)流程

商品包裝稱(chēng)重系統(tǒng)中當(dāng)紅外對(duì)射系統(tǒng)檢測(cè)到履帶上有物品通過(guò)時(shí),單片機(jī)控制直流電機(jī)停止,控制步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)物料流量。稱(chēng)重傳感器傳出的模擬信號(hào)通過(guò)oP07放大,再經(jīng)LTC2543轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳入AT89C52單片機(jī)。然后單片機(jī)對(duì)通過(guò)LTC2543傳入的數(shù)字量進(jìn)行處理,當(dāng)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí),控制步進(jìn)電機(jī)停止填料,直流電機(jī)運(yùn)行,完成一次稱(chēng)重,同時(shí)信息顯示在液晶顯示器上。主程序流程圖如圖6所示。

4結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)采用三角形填料口方案,便于控制填料速度:采用壓力傳感器及放大電路實(shí)現(xiàn)商品重量測(cè)量:采用紅外線傳感器對(duì)射的方法實(shí)現(xiàn)商品包裝的檢測(cè)。經(jīng)測(cè)試,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了商品包裝稱(chēng)重的基本功能。

設(shè)計(jì)的商品包裝稱(chēng)重控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,基本能滿足商品稱(chēng)重方面的需求,為今后強(qiáng)化該設(shè)計(jì)奠定了一定的基礎(chǔ),可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等領(lǐng)域。