分析無線吊秤稱重儀表的設計特點

稱重儀表主要是通過接收機與譯碼電路來實現重量信號的解調以及向二進制數字信號的轉換，進而通過單片機及其模塊化結構的程序設計對該儀表的稱重功能進行控制。測試表明，經過特殊設計的稱重儀表與無線數傳秤體配套使用，才能真正具有性能穩定、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計概述
　　
　　隨著無線電子吊秤在農業、醫療、電力、工礦企業的廣泛應用，對電子吊秤的現場可操作性和抗*力的要求是越來越高。近年來，電子技術的發展，特別是表面貼裝工藝的成熟以及回流焊機的廣泛應用，為稱重儀表向小型、便攜的方向發展提供了廣闊的空間，更為研制開發便攜式稱重儀表提供了有力的技術支撐。稱重儀表主要是通過接收機與譯碼電路來實現重量信號的解調以及向二進制數字信號的轉換，進而通過單片機及其模塊化結構的程序設計對該儀表的稱重功能進行控制。測試表明，經過特殊設計的稱重儀表與無線數傳秤體配套使用，才能真正具有性能穩定、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：該系統采用了中文菜單操作，儀表具有更加完善的顯示、設定、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），使用兩個稱重臺可進行軸計量（靜動態）。
　　
　　2、儀表可采用液晶觸摸屏設計，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公司特殊結構設計的超簿型鋼制傳感器，采用激光焊接密封工藝，具有結構緊湊，抗偏載、過載能力強，長期穩定性好，密封性好等特點。
　　
　　4、操作系統采用了的2.4ghz無線傳輸技術，具有抗干擾性和移動性強的特點，穩定可靠的無線傳輸距離可達30米，具有電磁轉換效率高發射功率大，功耗低之優點。
　　
　　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計原理
　　
　　（一）基本結構及原理
　　
　　無線數傳秤體部分基本結構如圖1所示，無線稱重儀表的基本結構如圖2所示。為增強設備的抗*力，無線數字信號接收/發射機采用調頻方式，在國家規定的450MHz和230MHz2個頻段內對載波的頻率進行調制/解調。無線數傳秤體發射機發出的信號即為調制后的數字重量信號，無線稱重儀表經過接收/解調后得到秤體發射機發出的數字重量信號。
　　
　　無線數傳電子吊秤是利用應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，通過應變式傳感器可以將吊秤所承受的重力信號（輸入信號）轉變為電壓信號（輸出信號），經過運算放大器放大和A/D轉換芯片變換為數字信號，該數字信號經調制后由信號發射機發出。為避免發射機對外部設備的干擾，發射機應采用金屬外殼進行屏蔽。
　　
　　（二）稱重儀表系統硬件結構的抗干擾措施該稱重儀表控制系統主要由*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。
　　
　　（1）*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生產工藝，本身具有較強的抗*力，工作頻率設計在10～20MHz之間比較好，既兼顧速度又能保證系統的穩定工作。
　　
　　（2）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別、判斷和分析，剔除不正常（干擾）信號，經軟件濾波、運算和顯示變換，并將變換后的數據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節鎳氫電池，供電電壓為6.0V，電池容量為4.2AH。在供電系統中采用四端穩壓電路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。
　　
　　（5）存儲電路這部分電路采用24C256，其內部有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，重復擦除壽命可達10萬次，數據保存期為100年，采用了三線制總線結構形式，使得數據讀寫更加快速可靠。
　　
　　（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，數據傳輸速率可達400kHz;具有內部切換電路的輔助電源輸入端;采用CMOS結構、功耗低、抗*力強、壽命長、數據保存期為100年以上。
　　
　　（三）PCB及電路抗干擾措施印刷電路板的抗干擾設計與具體電路有著密切的關系，這里僅就PCB抗干擾設計的幾項措施作一些說明。
　　
　　（1）電源線設計根據印刷線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環路電阻;同時，使電源線、地線的走向和數據傳遞的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。
　　
　　（2）地線設計在單片機系統設計中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結合來使用，可解決大部分干擾問題。單片機系統中地線結構大致有系統地、機殼地（屏蔽地）、數字地（邏輯地）和模擬地等。
　　
　　（3）接地設計在所有EMC問題中，主要問題是不適當的接地引起的。有三種信號接地方法：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;在高頻應用中，采用多點接地。混合接地是低頻用單點接地、高頻用多點接地的方法。地線布局是關鍵，高頻數字電路和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。