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电子称称重传感器需要为确保传感器输出精度和安稳性

    电子称称重传感器需要为确保传感器输出精度和安稳性。本文论述了一般工业环境的称重传感器V/F变换电路的完好的且具有较高功能的技能计划。称重传感器 输出端浮地及称重传感器V/F变换电路进行电压频率变换,有用地避免了部分搅扰。为确保传感器输出精度和安稳 性,该电路对传感器供电电源的精度和安稳性有较高要求,文中提出了三级稳压电源的规划结构。关于输出波形的进 一步整形.使之变成规范的矩形波输出,能够进步信号精确传输和添加信号的驱动才能。该电路兼有模仿和数字信号 接口,能够作为一个独立模块用于其他电路。

    电子秤称重传感器V/F变换电路是本文规划的,KDF 一 1型数字定量给料机总电路中的一个前置电路。该电路 为作业在电网环境很差的精细仪器而规划,而且重视以下 3个方面问题:
    (1)为了广泛习惯工业环境.加强了一些抗搅扰措施。 例如传感器浮地以避免地线搅扰;称重传感器信号经扩大 器扩大后进行V/F变换,作为频率信号输出以增强传输线 抗搅扰才能;以及通过扩大级输出信号的滤波,V/F变换 后波形的整形,和利用六反相的并联进步带载才能三项措 施,进行了较全面的加T.处理,使波形滑润、规范、完善。
    (2)该电路适用高级仪器参阅选用。图中虽选用中档 元器材,但不失高功能电路特色,例如选用QP-07、ICL7650、 QD1703。与此相应在电路规划上要杂乱一些。
    (3)具有分立模块功能。该电路与传感器合在一起独立于主机,作成一块独立电路板。通过频率信号进入微机 接口,接口处用一个光耦4N25,使频率信号与计算机 隔离。
传感器电路远离主机而且变换成频率信号输出的R 的是为了更有用地避免传感器弱小信号传输损失和十扰, 革除A/D变换,方便地供计算机运用。本文将以上儿个方 面构成一个完好体系,并提出变换为频率输出e

    1.传感器电桥电源电路
    本电路首先非常强调传感器电桥电源的精度和安稳 性。为了提髙抗搅扰才能,增设一台净化电源,作为幣个 控制电路的总电源.即本文所指的榜首级稳压电源。称重 传感器V/F变换电路是这个总电源的一个分支用户。应 该指出在大多数情况下不用运用净化电源.只是在少数电 网常常动摇及搅扰较严峻的情况下才考虑运用。因而净 化电源作为备用器材,规划时为净化电源留装置空间与接口。实践证明由于增设一台净化电源,能够放心地在工业 环境下运用,不用担心来自电源方面的搅扰。配用的净化 电源类型是FD—0. 5C。

    称重传感器的第二级稳压电源是由三端稳压块 MC7815、MC7915组成士 15 V电源。如果要求不髙的 一般场合,仅运用这一级作传感器稳压电源也能满足需 要。称重传感器的第三级稳压电源电路是由2个OP-07 和互补对管D536与C608组成,如图1所示。这一级起高 精度稳压作用,其原理是:
    (1)士 15 V的三端稳压集成电路作为预稳压电源。
    (2)选用低温漂特性的运放OP47,以下降运放受温 度影响所发作的温漂。
    (3)精细电压基准源MC1403的箝位作用,从图1可 见U2、U3两个运放的输人端均接于MC1403的输出端 上,能够以为U2、U3输出电压的差错不会来自输人端。
    (4)D356与C608是一对互补对管,U2、U3的负反馈 电路别离通过这对互补管的发射极。当温度上升U2的输 出电压上升。D536的Vbe上升,IAB上升。但是U3的输 出电压也随之上升,导致C608的Veb电压下降,Rec增大, 使IAB下降,VAB保持了动态平衡。反之亦然。
    (5)由于正负三端稳压电源的作用,以及由U2、N1 和U3、N2组成的对称电源结构,使传感器电桥在无负 载时Vc=0,VD=0V。而且由于髙阻抗使电桥发作浮 地作用,完全勉除地线带来的搅扰。

    经上述处理使传感器电桥电压到达非常安稳的作用。 如果电桥的四臂应变片的阻值相等,由于遭到压力使电桥 的对臂阻值一起增大和减小。则电桥电压的精度将直接 传递到电桥输出端。该电桥电压的精度0.1%,那么由此 影响到扩大器输出端的精度Q是:

    2.称重传感器调零电路
   
    图1中标ACBD部分是CCY型称重传感器内部有温 度补偿电路。电桥输出端对角线上接一个10 kO电位器, 滑动端通过100 kn电阻接于电桥电源负端。这是为了克 服制作工艺不完全对称性而规划的,一起兼作去皮重电 路。数字定量给料机上的机械调零作为粗调,电路上的调 零作为细调。调理R9可使VAB电位差等于10 V。VCD 的输出规模0〜15mV。

    3.扩大电路
    扩大电路是由4个ICL7650组成差分输人单端输出 的专用外表扩大电路。扩大电路首要特色是:
    (1)采用ICL7650斩波自稳零高精度扩大器,能比较 好地按捺共模电压搅扰。
    (2)双端输人别离进人丈量扩大器的同相端,所以输 人阻抗大。能够克服电桥传感器输出阻抗低的特色。
    (3)极低的温漂系数。
    (4)加一级低通有源滤波器以滤除由于扩大器 ICL7650内时钟斩波频率引起的尖峰脉冲搅扰。

    4 .V/F变换电路
    在图1中V/F变换电路是一块QD4703厚模电路,输 人电压0〜5 V,输出频率0〜50 kHz,非线性差错 士0.02%。称重传感器V/F变换电路可作为一个独立模 块,而且方便地与微机接口。通过以下剖析阐明V/F优于 A/D变换。
简化单片机电路,如用A/D变换,则需要在单片机 内设置A/D变换电路并占单片机一个接口。而用V/F转 换则仅用一个电压频率变换器QD4703即可,而且只占用 单片机的一位I/O 口。
    有利于抗搅扰:①来自扩大器的输出信号通过一 级低通滤波器滤除扩大器的尖峰脉冲,再进行V/F变换, V/F对输人信号是一个积分的进程,一起也对窜人V/F 输人端的搅扰信号也进行积分,因而对搅扰信号起滑润作 用。而A/D则将搅扰随输人信号一起变换送到微机中。 ②削减在传输线上的搅扰。在V/F变换器的输出端输出 0〜5 V规范矩形波频率信号,在传输线上的搅扰信号,会 叠加在矩形波上,那么只能使矩形波发作形变,但不会改 变波形的有用值,更不会改动输出频率。而运用模仿信号 传输方法,在传输线上叠加的搅扰信号将使模仿信号有用 值发作变化。
    有利于净化单片机的作业环境,由于在接口处只 需用一个简略的光耦就可使它们不共地而革除搅扰,而 A/D变换不易作到这点。
    有利于远距离传送,进人主机的信号是0〜5 V的 数字信号,那么在传输中5 V信号的衰减或0 V信号的增 长所带来的变形都不会影响信号内容的传送。
    变换分辨率高,12位A/D的分辨率为5 V/4 098 == 1.2 mV,而V/F变换的分辨率5 V/25 kHz = 0.2 mV。以上 剖析可见从价格、功能、精度V/F变换优于A/D变换。 图中R24为调零电位器,R23为调满量程电位器。先使 QDt703的脚2输人10 mV电压,调R24使脚7输出/=100 Hz,然后输人5 V调R23使输出/=50 kHz,—般反复调几回 可得到满足成果.双J-K触发器74HC76接成二分频电路,目 的是为了使输出频率降下来,也能够不分频,视具体情况 而定。

    5.波形整形输出级
    称重传感器V/F变换电路的最终一级是波形整形输 出级,这一级由一片六反相MC14049构成。为了提髙驱动才能把反相器的6个输入端和6个输出端别离按并联方法衔接。
至此完成了从称重传感器的十几mV的模仿信号经 过一系列措施到六反相的输出端变成0〜5 V的规范频率信号输出。
    该电路虽为电子秤规划的,但具有通用性,使用规模 宽广,能够作为一个独立模块从中引出模仿信号和数字信 号与其他主电路接口。

    6.结 论
    以上所述5个方面的问题是V/F变换电路常常遇到 而又不能很好处理的问题。一般电路只触及本文中提到 的部分问题,该电路力求在规划上习惯各种杂乱环境,所 以通用性强,读者不用要改善直接选用即可。例如在传感 器电桥电源运用了预稳压、互补对管、低温漂管、精细基准 源、浮地、等多种现代电路中的老练技能,以习惯多方面要 求。电路关于尖峰电压按捺,能够使3 000 V窄尖峰脉冲 搅扰,通过一些处理最终在输出端只是引起0. 3 /iV的电 压搅扰,以习惯极点高压情况。用分立元件作为频率变换 优越于A/D变换,以确保信号精确传输。
    该电路用于山东八一水煤浆厂,在电网急剧动摇和各 种搅扰的情况下依然安稳作业,其运转成果与实验室比 较,称量输出信号仅差0.1%。

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