一、無線吊秤稱重儀表的設(shè)計(jì)概述

　　隨著無線電子吊秤在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、電力、工礦企業(yè)的廣泛應(yīng)用，對電子吊秤的現(xiàn)場可操作性和抗干擾能力的要**越來越高。近年來，電子技術(shù)的發(fā)展，特別是表面貼裝工藝的成熟以及回流焊機(jī)的廣泛應(yīng)用，為稱重儀表向小型、便攜的方向發(fā)展提供了廣闊的空間，更為研制開發(fā)便攜式稱重儀表提供了有力的技術(shù)支撐。稱重儀表主要是通過接收機(jī)與譯碼電路來實(shí)現(xiàn)重量信號的解調(diào)以及向二進(jìn)制數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而通過單片機(jī)及其模塊化結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)對該儀表的稱重功能進(jìn)行控制。測試表明，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的稱重儀表與無線數(shù)傳秤體配套使用，才能真正具有性能穩(wěn)定、測量準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、攜帶方便等特點(diǎn)，且符合國際三級秤標(biāo)準(zhǔn)的要求關(guān)于無線吊秤稱重儀表的設(shè)計(jì)特點(diǎn)簡析。

　　二、便攜式無線稱重儀表的功能特點(diǎn)

　　1、操作簡便：該系統(tǒng)采用了中文菜單操作，儀表具有更加完善的顯示、設(shè)定、修正、操作、打印、通訊等功能，使用起來簡單明了。使用單個(gè)稱重臺可進(jìn)行輪計(jì)量(靜動態(tài))，使用兩個(gè)稱重臺可進(jìn)行軸計(jì)量(靜動態(tài))。

　　2、儀表可采用**液晶觸摸屏設(shè)計(jì)，操作極其簡單，無須按鍵，直接點(diǎn)擊輸入，比普通按鍵儀表輸入速度快3倍。

　　3、配套稱重傳感器采用德國sick公司特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的專用超簿型鋼制傳感器，采用激光焊接密封工藝，具有結(jié)構(gòu)緊湊，抗偏載、過載能力強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好，密封性好等特點(diǎn)。

　　4、操作系統(tǒng)采用了*先進(jìn)的2.4ghz無線傳輸技術(shù)，具有抗干擾性和移動性強(qiáng)的特點(diǎn)，穩(wěn)定可靠的無線傳輸距離可達(dá)30米，具有電磁轉(zhuǎn)換效率高發(fā)射功率大，功耗低之優(yōu)點(diǎn)。

　　5、無線超薄檢測臺板，重量輕，堅(jiān)固耐用，且便于攜帶。秤臺經(jīng)過嚴(yán)格工藝密封，防護(hù)性能可以達(dá)到ip67等級要求。

　　三、無線吊秤稱重儀表的設(shè)計(jì)原理

　　(一)基本結(jié)構(gòu)及原理

　　無線數(shù)傳秤體部分基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，無線稱重儀表的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。為增強(qiáng)設(shè)備的抗干擾能力，無線數(shù)字信號接收/發(fā)射機(jī)采用調(diào)頻方式，在國家規(guī)定的450MHz和230MHz2個(gè)頻段內(nèi)對載波的頻率進(jìn)行調(diào)制/解調(diào)。無線數(shù)傳秤體發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號即為調(diào)制后的數(shù)字重量信號，無線稱重儀表經(jīng)過接收/解調(diào)后得到秤體發(fā)射機(jī)發(fā)出的數(shù)字重量信號。

　　無線數(shù)傳電子吊秤是利用應(yīng)變式傳感器受力后其變形與輸出電壓信號呈線性比例的特點(diǎn)來工作的。也就是說，通過應(yīng)變式傳感器可以將吊秤所承受的重力信號(輸入信號)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?輸出信號)，經(jīng)過運(yùn)算放大器放大和A/D轉(zhuǎn)換芯片變換為數(shù)字信號，該數(shù)字信號經(jīng)調(diào)制后由信號發(fā)射機(jī)發(fā)出。為避免發(fā)射機(jī)對外部設(shè)備的干擾，發(fā)射機(jī)應(yīng)采用金屬外殼進(jìn)行屏蔽。

　　(二)稱重儀表系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的抗干擾措施該稱重儀表控制系統(tǒng)主要由中央處理單元(CPU)、信號接收裝置(接收機(jī))、鍵盤、時(shí)鐘電路、EEPROM、LCD顯示模塊、打印機(jī)及RS232C接口等部分組成。

　　(1)中央處理單元為了提高中央處理單元即單片機(jī)的抗干擾能力，采用可在低電壓(2.5V)狀態(tài)下工作的芯片，這樣即使來自電源的干擾很強(qiáng)，一般也不會將6V供電降到2.5V以下，從而保證中央處理單元的正常工作。單片機(jī)可選用MCS—51系列如89V516，它采用的是CMOS生產(chǎn)工藝，本身具有較強(qiáng)的抗干擾能力，工作頻率設(shè)計(jì)在10～20MHz之間比較好，既兼顧速度又能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

　　(2)液晶顯示模塊為了便于安裝和未來升級顯示模塊的方便，液晶顯示模塊與單片機(jī)所在的主板是分開的，在液晶顯示模塊的電源與地之間并入220uF和0.01uF的電容可有效地降低來自線路的干擾。單片機(jī)89V516在串行口中接收到來自秤體的重量信號后對其進(jìn)行設(shè)別、判斷和分析，剔除不正常(干擾)信號，經(jīng)軟件濾波、運(yùn)算和顯示變換，并將變換后的數(shù)據(jù)送往液晶顯示模塊進(jìn)行顯示，顯示更新頻率一般為5—10次/秒。

　　(3)稱重儀表鍵盤部分為了提高單片機(jī)(CPU)的工作效率，鍵盤部分占用單片機(jī)P1口，采用4×4矩陣。為了提高鍵盤掃描時(shí)的準(zhǔn)確性和抗干擾能力，在軟件中采用多次判斷和中斷掃描的方法取得鍵值，完成各按鍵的功能。

　　(4)電源電路整機(jī)的供電采用5節(jié)鎳氫電池，供電電壓為6.0V，電池容量為4.2AH。在供電系統(tǒng)中采用四端穩(wěn)壓電路78R05將6.0V的電壓降至5.0V后供給單片機(jī)和液晶顯示器。整個(gè)電源部分采用了多級LC濾波和RC濾波，可有效地消除來自外部和線路的電磁干擾。

　　(5)存儲電路這部分電路采用24C256，其內(nèi)部有32KB的EEPROM，1MHz時(shí)鐘頻率;低功耗CMOS，10uA備用電流，3mA工作電流;2.7～5.5V電源電壓;高可靠性，重復(fù)擦除壽命可達(dá)10萬次，數(shù)據(jù)保存期為100年，采用了三線制總線結(jié)構(gòu)形式，使得數(shù)據(jù)讀寫更加快速可靠。

　　(6)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路采用DS1302芯片，該芯片自身帶有時(shí)鐘日歷電路，采用三線制接口，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)400kHz;具有內(nèi)部切換電路的輔助電源輸入端;采用CMOS結(jié)構(gòu)、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長、數(shù)據(jù)保存期為100年以上。

　　(三)PCB及電路抗干擾措施印刷電路板的抗干擾設(shè)計(jì)與具體電路有著密切的關(guān)系，這里僅就PCB抗干擾設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)措施作一些說明。

　　(1)電源線設(shè)計(jì)根據(jù)印刷線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻;同時(shí)，使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。

　　(2)地線設(shè)計(jì)在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，接地是控制干擾的重要方法。如能將接地和屏蔽正確結(jié)合來使用，可解決大部分干擾問題。單片機(jī)系統(tǒng)中地線結(jié)構(gòu)大致有系統(tǒng)地、機(jī)殼地(屏蔽地)、數(shù)字地(邏輯地)和模擬地等。

　　(3)接地設(shè)計(jì)在所有EMC問題中，主要問題是不適當(dāng)?shù)慕拥匾鸬摹Ｓ腥N信號接地方法：單點(diǎn)、多點(diǎn)和混合。在頻率小于1MHz時(shí)，可采用單點(diǎn)接地方法，但不適宜高頻;在高頻應(yīng)用中，*好采用多點(diǎn)接地。混合接地是低頻用單點(diǎn)接地、高頻用多點(diǎn)接地的方法。地線布局是關(guān)鍵，高頻數(shù)字電路和低電平模擬電路的接地電路絕不能混合。