【正文】 的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。 電阻應變片 電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應變片。 稱重傳感器按轉換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動式、陀螺儀式、電阻應變式等8類，以電阻應變式使用最廣?？紤]到不同使用地點的重力加速度和空氣浮力對轉換的影響，稱重傳感器的性能指標主要有線性誤差、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度特性和靈敏度溫度特性等。舊國標將應用對象和使用環(huán)境條件完全不同的“稱重”和“測力”兩種傳感器合二為一來考慮，對試驗和評價方法未給予區(qū)分。 檢測模塊—稱重傳感器 準確度、穩(wěn)定性和可靠性是稱重傳感器的重要質量指標，是廣大用戶最關心的三大問題，同時也是我國稱重傳感器與工業(yè)發(fā)達國家同類產(chǎn)品相比較的主要差距。 l 轉換時間 表示完成一次從模擬量到數(shù)字量之間的轉換所需要的時間，它反映了 AD 轉換器的轉換速度。也就是說， AD 轉換器的分辨率，實際上反映了它對輸入模擬量微小變化的分辨能力。 AD 轉換器的大致分類如圖2. 4所示。A/D 轉換器的分類 按轉換過程，AD 轉換器可大致分為直接型 AD 轉換器和間接 AD 轉換器。把量化的結果用二進制碼，或是其他數(shù)制的代碼表示出來，稱為編碼 。量化和編碼是所有 AD 轉換器不可缺少的核心部分之一。在 S 接通的情況下，因為uo39。這里的 U D1 表示二極管 D 1 的正向導通壓降。與u i不再保持線性關系，并使開關電路有可能承受過高的電壓。當 u L =0 時，S斷開，采樣結束，由于u ch 無放電通路，其上電壓值 基本不變，故使 u o 得以將采樣所得結果保持下來。=u i。因此，采樣頻率通常取fs=(35)fi(max) 已能滿足要求。為了保證能從采樣信號中將原信號恢復，必須滿足條件 (21) 其中f s為采樣頻率，f i(max) 為信號 u i 中最高次諧波分量的頻率。在具體實施時，常把這四個步驟合并進行。利用該方法進行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應 曲線法和衰減法。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。這就是說，在控制器中僅引入 “比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能 夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。微分（D）控制：控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或 不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應上看應該是收斂的；準是指控制系統(tǒng)的準確性、控 制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steadystate error)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系 統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。還有可以實現(xiàn) PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產(chǎn)品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡來實現(xiàn)其遠程控制功能。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構、輸入輸出接 口。圖2. 1 控制系統(tǒng)組成結構圖 控制模塊—PID控制 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。粉料如水泥等可以選擇螺旋給料裝置，砂和石子可以采用料門給料裝置，而水等液料則采用電磁閥給料裝置，物料送到稱重顯示控制器。針對以上工藝要求和系統(tǒng)功能要求開發(fā)了能滿足要求的配料控制器。本文所設計的配料系統(tǒng)是一種基于常用的皮帶秤式稱重裝置，它的上料與下料過程均由ARM進行控制，成本低、精度高。綜上所述，基于電子皮帶秤的定量配料控制系統(tǒng)在冶金企業(yè)內(nèi)部應用十分廣泛，它直接影響著生產(chǎn)經(jīng)營和產(chǎn)品質量。其缺點是給料量的大小完全靠操作人員的經(jīng)驗或人工跑盤的結果來決定，配比精度較差，操作人員勞動強度大，自動化水平極低。國外從上世紀五十年代開始使用電子皮帶秤，國內(nèi)則從1965年開始研制生產(chǎn)電子皮帶秤。這種根據(jù)重力測量固體物料流量的設備后來被稱為梅里克型機械式皮帶秤。電子皮帶秤是皮帶輸送機輸送固體散狀物料過程中對物料進行連續(xù)自動稱重的一種計量設備，它可以在不中斷物料流的情況下測量出皮帶輸送機上通過物料的瞬時流量和累積流量。配料精度低的主要原因是電子秤系統(tǒng)的動態(tài)性范圍小，而可靠性差主要是中間繼電器和微機控制系統(tǒng)的可靠性低所致。本文的自動定量配料系統(tǒng)是根據(jù)國內(nèi)外智能配料系統(tǒng)的發(fā)展狀況和趨勢，結合企業(yè)實際需求的基礎上設計的配料系統(tǒng)計量裝置；它采用 ARM控制器作為整個控制系統(tǒng)的核心，具有原理先進、結構簡單、給料均勻可靠、測量準確等特點。江西理工大學2008屆本科生畢業(yè)設計（論文）電子皮帶秤是皮帶輸送機結構設計在生產(chǎn)領域中，各種原材料之間的配比精度對生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和產(chǎn)品的質量、產(chǎn)量有重要影響。在工業(yè)高速發(fā)展的今天，作為工業(yè)生產(chǎn)過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)的配料工序，由于其配料精度直接影響著產(chǎn)品的質量，所以傳統(tǒng)的手工配料計量的方法，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)精度以及人們對物質的大量、更高的需求，那么如何搭建供需之間的橋梁呢？國內(nèi)配料廠前期投入使用的微機配料系統(tǒng)大部分是國外引進的。 隨著計算機應用領域不斷擴大，人們以往的想法現(xiàn)在大多已變成現(xiàn)實，這是集人們的智慧、微電子技術、計算機技術等綜合應用的結果。1908年，美國一個年輕人赫爾伯特赫爾伯特時至今日，雖然核子皮帶秤、固體質量流量計、沖量式流量計、失重式秤、轉子秤等多種固體物料連續(xù)計量設備也有一定規(guī)模的應用，但他們?nèi)詿o法與電子皮帶秤抗衡，也無法撼動電子皮帶秤作為固體物料連續(xù)自動稱重主流計量設備的地位。因此實現(xiàn)高精度自動配料對工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。 本章小結 本章簡單介紹了國內(nèi)外有關計量配料行業(yè)技術的歷史和發(fā)展狀況，根據(jù)目前工業(yè)生產(chǎn)過程中對定量配料控制系統(tǒng)的要求明確了具體的設計目標和實現(xiàn)方案，并總結了定量配料控制系統(tǒng)在各種工業(yè)生產(chǎn)過程中的一些實際應用。研究目標：盡量減小配料誤差，保證配料精度，把時下流行的ARM控制技術和先進的配料工藝完美結合, 實現(xiàn)生產(chǎn)自動化和管理科學化。 此系統(tǒng)可分為設備系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。開始稱量時，啟動給料裝置，打開給振斗，物料即從料倉下落到皮帶上。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器 （儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應算法來實現(xiàn)。 開環(huán)控制系統(tǒng) 開環(huán)控制系統(tǒng)(openloop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。 階躍響應 階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。 PID控制的原理和特點 在工程實際中，應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制，實際中也有PI和PD控制。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steadystate error）。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在 調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。它主要是 依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。 因配料系統(tǒng)需要增減少補，故本設計采用閉環(huán)控制系統(tǒng)進行差值比較、反饋、補償。例如，采樣和保持是利用同一電路連續(xù)完成的。這一關系稱為采樣定理 。圖2. 2 采樣波形 采樣保持電路 圖2. 3所示的是一個實際的采樣保持電路 ，圖中 A 1 、 A 2 是兩個運算放大器， S 是模擬開關， L 是控制 S 狀態(tài)的邏輯單元電路。同時uo39。 圖中還有一個由二極管 D 1 、 D 2 組成的保護電路。接入 D 1 和 D 2 以后，當uo39。當uo39。uo，所以 D 1 和 D 2 都不導通，保護電路不起作用。 數(shù)字信號具有在時間上離散和幅度上斷續(xù)變化的特點。這些代碼就是 AD 轉換的結果。直接型 AD 轉換器能把輸入的模擬電壓直接轉換為輸出的數(shù)字代碼，而不需要經(jīng)過中間變量。 圖2. 4 轉換器 AD 轉換器的轉換精度與轉換時間 l AD 轉換器的轉換精度 在單片 AD 轉換器中，也用分辨率和轉換誤差來描述轉換精度。顯然，它與輸出的二進制數(shù)的位數(shù)有關，輸出二進制數(shù)的位數(shù)越多，分辨率越小，分辨能力越高。例如，逐次比較型的 AD0801 ～ 0803 、 0808 ～ 0809 的轉換時間為 100μs ； AD571 為 25μs ； AD574 為 35μs ； AD578 為 μs 。其中穩(wěn)定性是基礎，沒有穩(wěn)定性談何稱量準確度和工作可靠性。舊國標共有21項指標，均在常溫下進行試驗；并用非線性、滯后誤差、重復性誤差、蠕變、零點溫度附加誤差以及額定輸出溫度附加誤差6項指標中的最大誤差，來確定稱重傳感器準確度等級，、......。在各種衡器和質量計量系統(tǒng)中，通常用綜合誤差帶來綜合控制傳感器準確度，并將綜合誤差帶與衡器誤差帶聯(lián)系起來，以便選用對應于某一準確度衡器的稱重傳感器。 電阻應變式稱重傳感器原理：電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理，彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。設其伸長ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。μ是表示材料橫向效應泊松系數(shù)。這樣，式（29）常寫作： ΔR/R=Kε (211) 彈性體 彈性體是一個有特殊形狀的結構件。 肓孔底部中心是承受純剪應力，但其上、下部分將會出現(xiàn)拉伸和壓縮應力。 需要說明的是，上面分析的應力狀態(tài)均是“局部”情況，而應變片實際感受的是“平均”狀態(tài)。1, 10，100，1000七檔。 綜上所述，由于全橋式等臂電橋靈敏度很高，而且抗干擾能力很強，結合本系統(tǒng)的實際情況和運行所需，本系統(tǒng)采用電阻應變式全橋電路來檢測皮帶上的重量信號。 晶閘管T在工作過程中，它的陽極A和陰極K與電源和負載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。因此，兩個互相復合的晶體管電路，當有足夠的門極電流流入時，就會形成強烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導通，晶體管飽和導通。這時，流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。在晶閘管導通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時，晶閘管恢復阻斷狀態(tài)。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。l 8/16/32kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM和32/64/128/256/512kB的片內(nèi)Flash程序存儲器， 128位寬度接口/加速器可實現(xiàn)高達60MHz工作頻率。l EmbeddedICE RT和嵌入式跟蹤接口通過片內(nèi)RealMonitor軟件對代碼進行實時調(diào)試和高速跟蹤。l 低功耗實時時鐘具有獨立的電源和特定的32kHz時鐘輸入。l 多達9個邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷管腳。l 低功耗模式：空閑和掉電。10%)，I/O口可承受5V的電壓。一般配料系統(tǒng)對稱量配料過程的生產(chǎn)率都有規(guī)定，在給定的生產(chǎn)率前提下，使配料精度達到要求即可?？煽毓栌|發(fā)控制電路：根據(jù)上次下料量的大小調(diào)整其導通角，以改變電路中的電流，從而調(diào)整振動以調(diào)整本次下料量，最終達到控制作用。圖3. 1 系統(tǒng)硬件結構框圖 主控芯片的選擇及簡介作為配料系統(tǒng)核心部件的主控芯片，不但要求其損耗低、抗干擾能力強、易于操作、價格適中，而且必須具有執(zhí)行速度快、通用性強等特點。與DSP具有同等性能的ARM微處理資源豐富，具有很好的通用性，以其高速度，高性能、低價格、低功耗，可以廣泛的應用于各個領域。ARM集成了豐富的片內(nèi)外設資