电子皮带秤at89s52系统准确度设计

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1、电子皮带秤AT89S52系统设计书（eW2000XF系列）电子皮带秤AT89S52系统设计【设计说明】根据本年度产品研发计划，公司首先准备推出0.25%级基于远程通讯的eW2000系列电子皮带秤，并作为本年度的主打品牌产品推向工业现场。一、基本设计规范本世际初叶英国公布了第一项关于皮带秤的专利。电子皮带秤真正进入工业现场是得益于上世纪80年代传感器的三大变革：切应力负荷传感器和铝合金小量程负荷传感器两大技术突破和国际法制计量组织（OIML）R60国际建议颁布，新技术的广泛应用把电子皮带秤推向工业自动化领域并占有重要

2、地位。1、电子皮带秤的测量原理：电子皮带秤是通过积分方法实现动态过程称重，具体通过建立数学模型的方法来完成。皮带秤数学模型的建立取决于比重Ｐ(ｔ)和速度Ｖ(ｔ)两个参数，即称重传感器测量的承载器上物料负荷值P(kg/m)和测速传感器测量的皮带速度值V(m/s)，其基本表达式为：W=∫Ｐ(ｔ)Ｖ(ｔ)dｔ比重Ｐ(ｔ)为每米单位皮带的物流重量，量纲为Kg/m，由称重传感器测量的承载器测取；速度V(m/s)由无刷同步测速传感器测取，量纲为m/s。由于测取值皆为仪表信号，需要通过标定方法进行系数化修正。修正后的离散表达式为

3、：W=∫Ｐ(ｔ)Ｖ(ｔ)dｔ=(Ｐ1Ｖ1Ｔ1+Ｐ2Ｖ2Ｔ2+…+ＰｎＶｎＴｎ)·K·S=ＰｉＴｉＶｉ·K·S式中：Ｑｎ—累计称重量，NＰ(ｔ)—承载器比重，N/mＶ(ｔ)—皮带速度，m/sＴ—时间，sＰｉ—第ｉ次的瞬时料重，N/mＶｉ—第ｉ次的皮带瞬时速度，m/sＴｉ—第ｉ次的采样间隔时间，sK—比重校量系数，无量纲S—速度斜率校量系数，无量纲由于由称重传感器测量的比重Ｐ(ｔ)包括承载器、载料皮带及动态条件下产生的重力附加，物流的计量必须对Ｐ(ｔ)进行置零化运算，即：ΔＰ(ｔ)=Ｐ(ｔ)－Ｐo(ｔ)Ｐo(ｔ)置零化

4、运算即把非物流值作为常量处理，测取的办法是在标定周期内取均值，即：Ｐo(ｔ)=ΣＰo(ｔi)/T=Co标定周期内取得的均值Co对数学模型进行对象化建立，为比重校量系数K的测取建立了充要条件。以此修正后的数学模型为：ΔW=∫〔Ｐ(ｔ)－Co〕Ｖ(ｔ)dｔ以上为皮带秤经典的数学模型。由于系统误差和干扰的存在，皮带秤的测量计量与实际值存在一定的当误差，即计量精度δ。按JJG650—90《电子皮带秤试行检定规程》规定，δ以％表达，分为0.25%，O.5%，1.0%三个等级。系统误差主要是采样精度和采样频率，当采样精度和采样

5、频率足够高时即可达到与连续积分相同的效果。实践中常根据具体情况进行简化，当以速度脉冲触发采样时，每一个脉冲代表一个固定的计算长度，此种模式称为定长采样，为变速秤所使用。2、电子皮带秤系统精度的设计①系统误差分析：按JJG650—90《电子皮带秤试行检定规程》规定：eW2000XF系列电子皮带秤四托辊承载器ICS-17A的动态准确度为0.25%，则静态准确度应低于0.125%。由于eW2000XF的积算器采用AT89S52系统，下面根据标准对系统各个部分的准确度进行分析，为系统设计及选型确立条件。在单片机AT89S5

6、2系统中进行数值计算，单字节表示数的精度为1／256＝0.39%，显然是不能满足要求的。双字节表示数的精度为1／65636＝0.0004%。所以用两个字节表示数据，若用浮点制用4个字节。A／D转换的位数：Ｐ(ｔ)的数值是通过A／D转换获得的，要根据精度合理选择A／D转换器。A／D转换的基本精度为1位，10位A／D转换的精度为1／1024＝0.098%，近似等于0.1%，不能满足要求，12位的精度为1／4096＝0.024%，可满足要求。A／D、D／A转换的基准电源稳定性也是很重要的，设温度变化为10℃，电源精度要求

7、为0.002%，则基准电源温度系数应小于20×10-6／℃，要选用精密基准电源。eW2000XF系列电子皮带秤运算放大器其非线性误差主要影响的是输入失调电压温漂。运放的输入失调电压是可以通过外接调零电阻补偿的，而输入失调电压温漂是不能通过外接电路进行补偿的。设有两级放大，每级的精度为0.005%，荷重传感器的输出电压为2～20mV，乘以0.005%，则放大器的允许误差为0.1～0.2μV，设温度变化范围是10℃，运放的输入失调温漂应在0.01～0.02μV。采用斩波运算放大器，例如AD7650，其输入失调电压UI0

8、＝1μV，输入失调温漂为ΔUI0／ΔT＝10μV／℃，但价格很贵，选用输入失调电压在10～20μV，输入失调温漂在0.2～0.3μV／℃的运放构成3运放仪表放大器，也可满足要求。速度信号进入单片机前采用频率信号。Ｐ(ｔ)具有12位精度，相应地S(ｔ)也具有12位精度。MCS-51系列的定时／计数器T0计数范围是0～65535，为保证精度，计数值要求在2048