多傳感器電子秤非線性補償電路的研究

自動稱重包裝系統的自動電子秤的計量精度與穩定性是十分重要的性能指標, 因為它直接關系到企業的信譽和形象?；ひ粡S苯酐裝置成品自動稱重包裝系統的自動電子秤采用雙傳感器系統,交付使用后,一直未 能達到相應精度要求。近年來,經本文作者研究及技術改造后,各項指標均達到要求,運行良好。本文從系統存在的問題入手,詳細研究和分析了多傳 感器電子稱的系統結構、傳感器應力等, 找到了實際稱重時稱量值呈現周期性變化的原因,分析并給出了解決稱重精 度呈現周期性的方法,增設1個傳感器。3個傳感器對稱布置在料斗正方形平面上,這項改進保證稱重重心不至于偏離料斗平面,從而根本上消除了料斗的擺動。同時,又利用傳感器非線性補償電路實現了對傳感器的動態補償,從而消除了因傳感器數量的增加而引起的系統非線性的影響對稱重機精度的提高同樣造成的障礙。經過試驗研究的改造最終,使得電子稱的稱重系統精度由原來的0.22%提高到0.02%,且穩定性得到了很大改善。1系統工作原理如圖1所示,稱重信號經傳感器拾取后轉變為電信號，由信號調理電路對輸入信號進行放大、濾波、A/D轉換進入 F701 F701為帶32位微處理器的稱重控制儀,具有鍵盤操作、面板顯示及自診斷功能。通過對F701順控參數的設定,與PLC結合使用對現場執行元件進行控制,完成定量稱重與自動包裝功能2個傳感器對稱安裝。喂料時,物料沖擊引起料斗及吊臂的振動與擺動, 如果稱重信號不經過適當的處理,則顯示的重量值長時間偏離真實值而不能穩定。對系統作動態分析,系統結構圖如圖2所示。圖2系統結構圖Fig2Structurediagramofsystem 設料斗擺動時線速度為V,吊臂長為l,偏離角為θ,料斗重量為mg,傳感器的應力為F,則傳感器應力F極值出現時刻的規律是周期性的[1],其周期為 TF =2π2k1。實際稱重時,稱量值呈現周期性變化對應了上述的理論分析。3系統結構的改進消除二傳感器系統帶來的稱量值周期性振蕩的方法:(1)應用軟件設計算法對傳感器應力F值離散加權,從而消除震蕩帶來的誤差。要求較高,暫不采用;(2)對系統結構進行改進,從根本上消除擺動產生的原因。為此, 增設1個傳感器。3個傳感器對稱布置在料斗正方形平面上,這項改進保證稱重重心不至于偏離料斗平面。從而根本上消除了料斗的擺動。但傳感器數量的增加,由于各個傳感器靜態漂移在對傳感器的動態特性研究中,大多是將其近似為線 性系統,利用線性方法進行研究,這在傳感器非線性特性不明顯或精度要求不高時是可行的。但是,三傳感器系統已 偏離了線性系統齊次性要求,對各傳感器輸入、輸出信號進行比較,不僅有幅值差異, 還存在波形上的改變。究其原因,主要是各個傳感器的參數存在差異,其次,動態耦合干擾造成了多傳感器系統性能指標受到明顯影響。4輔助電路的設計設計輔助電路如圖3。整個電路如圖分為 2個部分: 第一部分為傳感器初始值調節,通過R1,R2的調節,使各個傳感器初始電位輸出信號相同;第二部分為斜率漸增型 折線函數電路,通過對R3R4,R5的調節,對各個傳感器輸出非線性特性進行動態補償。5 試驗結果試驗結果如表1所示。試驗時,每個設定負荷稱量3次,根據試驗數據計算重復性誤差,試驗加荷時間間隔為10s。表1稱重系統測試結果(標準皮重:0.142kg)Tab1由表1數據看出:經過改造后,稱重機線性度得到了保證,而且,系統稱量誤差及穩定性得到了很大的提高。 6 結束語系統改造前,經常因零漂、超差等故障造成停機,嚴重影響了十萬噸/年苯酐生產指標的完成。維護人員不得不在極其惡劣的環境下頻繁清理秤斗,掛碼調校。通過電子秤的系統改造,特別是補償電路板的調節,電子秤的故障率 降低,不僅節省了大量的人工,計量精度也得到了保證。