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工业衡器的设计标准与设计

来源:/news/10.html发布时间:2019-05-15

作为称重仪表,首先必须满足计量精度的要求,,而作为工业应用场合,特别是云南电子汽车衡仪表要能适应现场的各种恶劣环境,为此,特提出以下这些技术参数,作为后续设计探讨的基本依据。

⑴静态准确度: OIML III 级

⑵动态准确度:优于1‰

⑶ A/D速率:≥100次/秒,A/D分辩率:≥18位

⑷工作温度:-20℃~85℃

⑸相对湿度:≤99%RH

⑹工作电源:AC85V~264V,功率≤20W

⑺EMC性能 :优良

⑻扩展模块:可靠、方便

云南电子汽车衡技术特别是数模混合集成技术的飞速发展,为工业称重仪表硬件电路低成本化设计上提供了条件。有关新型I2C存贮器及时钟器件、新型Σ-ΔA/D、新型RISC结构的微处理器可以大大简化电路,极大提高了电路性能,在实际设计中应越来越广泛被采用。

(一) 基本功能模块的优化

基本功能模块是仪表组成的核心部分,直接决定了仪表性能的好坏及成本的高低;而其中关键的器件该是MCU莫属了,MCU即单片微处理器,是智能化仪表的大脑和心脏。根据MCU的不同选择,目前市场上的称重仪表的基本功能电路可概括为以下几种组合模式:

模式A:AMP+A/D+MCU+扩展RAM+ 扩展EPROM+扩展I/O+ E2PROM+键盘+显示驱动器+WDT

分析:典型芯片有8031/8039/80C49/8751等。属早期MCU芯片,很多功能在外部扩展,MCU芯片及其扩展芯片已渐渐被市场淘汰,芯片集成商为应付早期产品只在少量生产,故芯片价格相当昂贵;该组合模式产品的稳定性及抗干扰性能也很差,产品难以通过EMC测试。

模式B:AMP+A/D+MCU+ E2PROM+键盘+显示驱动器+WDT

分析:MCU典型芯片有AT89C5X系列、W78E5X等,片内具有FLASH程序存贮器。

由于该系列MCU无WDT功能,设计时要在外部护展,因而增加了一定的硬件成本,同时该系列MCU的I/O口无EMI/EMS处理措施,给产品可靠性留下隐患。优势是与模式A相比其性价比有所提高,目前称重控制仪采用该模式仍比较广泛。

模式C:A/D+MCU+显示/键盘

分析:MCU典型芯片有STC89XX系列、AVR系列等,该系列MCU内部集成了E2PROM及 WDT功能,I/O口有EMC措施,且价格不比模式B用MCU贵。因此仪表可靠性及硬件成本均得到极大改善。

模式D:MCU+ E2PROM+显示/键盘

分析:MCU将AMP、A/D及微处理器集成在一块芯片内,属混合信号MCU,代表芯片有AD公司的Adu8XX,TI公司的MSC121X,SILICON LAB公司的C8051F35X,等。该模式更加简化电路,在小型化、节电或本安应用中不失为一种好的选择方案。

A/D选型:

称重仪表用的A/D转换类型主要有:双积分型、三积分型、Σ-Δ型;双积分及三积分由于受A/D转换速度限制,一般在工业动态称重场合很少被采用;目前,市场上大多仪表均采用Σ-Δ型A/D转换,特点是A/D分辩率高,线性好,A/D转换速度又能满足工业动态称重的需求。目前市场上型A/D器件低中高档均有供货。建议控制仪表可选内带PGA的中档Σ-Δ型A/D芯片,云南电子汽车衡比较经济和实用。

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