商品包装称重控制系统的设计

引言

商品包装称重系统是通过产品的原料输送线把产品输入到包装之内,在包装过程中对重量进行严格的控制,通过称重压力传感器、单片机、外围电路设备以及输送系统的配合达到准确称重、定量包装的要求,在实际生产中,该系统可以发挥其高效、准确、稳定的优点,为企业产品生产提供有力保障。

1系统整体结构

本文所设计的商品包装称重控制系统整体结构框图如图1所示。当传送皮带把一个容器送往落料管下方时,称重系统开始工作。步进电机启动,带动料门开关推进器,产品从落料管落下。当产品重量与设定重量差在一定范围内(也就是商品允许范围)时,停止进料,然后启动传送带驱动电机进行传送,直到后边的空容器又传送来,进行第二个商品的称重,如此周而复始地工作。为了便于控制填料速度,采用三角形填料口方案,使进料的速度和精度都有所提高。

2硬件系统设计

系统的硬件电路主要由AT89C52单片机、电阻应变式称重传感器、外围放大电路、A/D转换电路、电机驱动电路、显示电路组成,硬件电路结构框图如图2所示。

2.1称重电路设计

为实现商品称重,设计采用电阻应变式压力传感器。由于其输出电压很小,为了使这个电压的值与A/D转换器的转换电压范围匹配,要使用放大电路对信号进行放大。称重传感器放大电路如图3所示。

系统的A/D转换电路选用的是TLC2543。该芯片是11个输入端的12位开关电容逐次逼近模/数转换器,具有转换快、稳定性好、与微处理器接口简单等优点。

2.2红外对射电路设计

在本系统中,采用红外线传感器对射的方法对商品的包装进行检测,发射端选用红外发射管。为了消除干扰,接收端选用38kHz接收头作为接收端,采用这种接收器是为了使整体系统的抗干扰性能得到增强。红外对射电路如图4所示。

2.3显示电路设计

商品包装称重系统对外信息量大,所以在本系统中选用液晶显示器作为系统的输出显示,根据信息的显示方式,选用TM240128液晶作为显示器。

2.4电机驱动设计

商品包装称重系统的执行机构主要有两个部分,一个是控制进料口的步进电机,另一个是驱动传送带的直流电机。

驱动直流电机控制传送带运行不需要很高的精度,且直流电机的电流较大,所以在传送带电机的驱动中采用MoSFET管。直流电机驱动电路如图5所示。

步进电机的控制大多采用专用芯片,因为单片机的I/o接口功率不是很高。在本系统中应用的芯片是L293D,其最高电压可达到36V,在本系统中用到的是9V。

3程序设计流程

商品包装称重系统中当红外对射系统检测到履带上有物品通过时,单片机控制直流电机停止,控制步进电机调节物料流量。称重传感器传出的模拟信号通过oP07放大,再经LTC2543转换成数字信号传入AT89C52单片机。然后单片机对通过LTC2543传入的数字量进行处理,当数值达到设定值时,控制步进电机停止填料,直流电机运行,完成一次称重,同时信息显示在液晶显示器上。主程序流程图如图6所示。

4结语

本设计采用三角形填料口方案,便于控制填料速度:采用压力传感器及放大电路实现商品重量测量:采用红外线传感器对射的方法实现商品包装的检测。经测试,系统实现了商品包装称重的基本功能。

设计的商品包装称重控制系统结构简单,基本能满足商品称重方面的需求,为今后强化该设计奠定了一定的基础,可应用于工业生产、实验教学等领域。