无线电子秤标定方法的设计与实现

为了保持电子秤的精度，提出了一种使用电阻应变传感器的电子秤校准方法。 C8051F350微控制器和HAC-up系列无线模块用于实现数据传输和数据处理。使用AD8555芯片代替放大器电路，并且不会被烧毁。 AD8555多晶硅熔断器损坏，无法校准。整个系统高度集成，易于安装。实验表明，校准后，整个系统可以恢复到其原始精度。电子秤上的重量传感器由于漂移需要定期校准。当前使用的电子秤有两种类型的重量传感器：电阻式和电容式。电阻传感器具有高精度，低价格的优点，并且被广泛使用。在本文中，主要研究使用电阻传感器的电子秤的校准方法。在此阶段，某些使用电子秤的软件校准方法通常只能实现简单的调零。一些电子秤可以对传感器进行硬件校准。电阻传感器的硬件校准需要模拟相应电阻的电阻值。采用的主要方法是1）通过继电器或电子开关。组合得到一个可变电阻，2）电阻，3）用伺服电机驱动电位器得到可变电阻，4）用放大器，D / A转换器和标准电阻形成电子复合电阻。方法1）由于继电器是串联连接的，因此精度降低，电路部分较大。方法2）由于开关的串联导通电阻较大，因此会降低精度。方法3）由于使用了伺服电动机，因此增大了尺寸。使用了高分辨率编码器和模数转换器。方法4）使用各种复杂的组件，降低电路集成度。在本文中，主要通过使用单片机来改善电阻传感器的大中型电子秤。而是使用价格低，体积小的AD8555芯片。使用由电子组件实现的运算放大器电路来实现硬件校准，可以有效减少组件数量，减小体积并节省成本。一些电子秤需要将秤与控制台分开，这增加了控制台和每个传感器节点的数量。接线时，使用无线数据传输代替硬接线，这可以大大减少传感器与中央系统之间的连接，并提高系统稳定性，减少由于连接问题引起的故障。 1.硬件实现对于电阻应变传感器，使用AD8555放大器代替放大器电路。具有集成的24位A / D转换器的C8051F350微控制器用于数据采集。 Micropower HAC-up系列无线模块用于数据传输。使用了C8051F060 [8]微控制器。接收和显示数据。该系统的总体设计如图1所示。总共有8个节点。节点将数据发送到主机。主机处理这8个节点的数据以显示质量。同时，主机可以为每个节点实现校准功能。 .1.1主机和节点组件节点组成如图2所示。AD8555将传感器输出信号放大后，将其传输到微控制器C8051F350进行A / D转换，收集并处理数据，并发送处理后的数据。主机通过无线模块向主机发送数据，主机接收到数据后，将数据写入AD8555，然后保存。主机的总体设计如图3所示，通过操作获得的相应数据显示在LCD屏幕上。可以操作键盘将数据保存到USB闪存驱动器或EEPROM，并且可以通过串行端口与计算机通信。 1.2 AD8555与单片机的接口AD8555与单片机的接口如图4所示。在单片机的信号采集过程中，传感器产生的信号被发送到AD8555，并将放大后的信号发送给AD8555。发送到C8051F350单片机中的A / D转换器进行转换和处理。在校准过程中，C8051F350修改AD8555参数通过P0.0修改AD8555的内部参数。在该设计中，在Klt / Digout和Vss之间连接了一个10nF的电容器，以实现1kHz的低通滤波器。 1.3无线模块和单片机接口无线模块和单片机之间的接口如图5所示。左框架是与节点的接口，右框架是主机的接口。 TXD和RXD是数据通信端口，SLEEP端口用于HAC-上行无线模块进入休眠状态，而RESET端口为0接口电路，以重新启动HAC-up无线模块。 2.校准实现AD8555芯片用于在电子秤上校准传感器。 AD8555的放大倍数可调。调整AD8555后，该参数将烧断多晶硅保险丝，以实现增益的永久设置。此处，C8051F350的内部闪存用于保存AD8555的参数。多晶硅保险丝未烧断，需要进行校准。通过多次调整AD8555的放大倍率，可以实现传感器的校准，并且在校准后刷新C8051F350的内部闪光灯以保存AD8555的参数2.1 AD8555的放大倍率调整AD8555的内部结构为如图5所示。AD8555提供从传感器到ADC的完整信号路径。它包括一个仪表放大器，该仪表放大器包括3个自动调零放大器（A1，A2，A），一个用于调节2级增益的数字电位器，一个用于调节DAC的DAC。失调，开路和短路检测电路，保护控制系统的输出钳位电路以及备用低通滤波器。 2.2特定的校准方法校准时，将测量关键节点的A / D转换内部代码统一为规定的校准规范，然后再引入校准方法，首先必须对电子秤传感器的代码系统进行标准化。例如，电子秤的最大量程为100kg，当在电子秤上放置100kg重量时，校准代码为200000，因此50kg校准代码为100,000，0kg校准规格代码为0 。如果传感器发生变化，则标准规格代码不是100kg时为200,000，而是205,000以调整AD8555，使其再次返回200000，从而实现数据校准。传感器的电压输出曲线如图7所示，它不是线性变化，而是曲线变化。在此，使用分段方法来校准压力传感器的曲线。如图8所示。在校准过程中，分别在0、25％满刻度，50％满刻度，75％满刻度和满刻度处获取点。以零为例，硬件校准顺序为：AD8555 DIWN引脚从C8051F060接收1级增益校准参数，并将其带入公式（2）以获得1级增益，接收2级增益校准参数得到二级增益放大因子，接收失调电压参数，取公式（3），得到输出失调电压，根据式（1）和（4）得到输出电压。检查A / D转换后的输出电压是否符合0点校准规范代码。如果是，请将0点保存在C8051F350的闪光灯中。 1级增益，2级增益和失调电压参数，否则修改参数并重新执行直到满足要求。通过以上步骤，您可以获得传感器的0点，满量程的25％，满量程的50％和满容量。满量程和AD8555满量程参数的75％。 AD8555将传感器输出分段放大，并重新拟合传感器曲线以实现硬件校准。每个节点的校准规范代码通过无线模块传输到C8051F060微控制器和C8051F060微控制器。获得质量不需要复杂的计算。例如，满刻度T，对应于满刻度的标准码为S，称重重量G，相应的A / D转换内部码为N，则重量G的质量为G = T / SxN .2.3校准过程电子秤的校准必须严格遵循校准过程，否则电子秤的测量可能会造成混淆。 1）校准期间启动时加热20分钟（使用过程中无需预热），2）主机选择“校准”节点，3）输入满刻度和满刻度校准标准代码并选择“去皮”，4）放满重量的25％在此节点上扩展。稳定后，主机选择设置功能。一段时间后，主机显示砝码代码的质量，5）移开砝码，主机选择设置功能。一段时间后，主机显示0，表示成功设置并保存了25％的AD8555参数，6）50％和75％的满量程100％AD8555参数设置重复步骤3）和4），校准已经完成。 2.4软件设计C8051F060通过无线模块与每个节点通信。其软件结构如图9所示。系统软件模块主要包括系统控制，动态显示和采样数据数据库。通过该软件，您可以显示数据，节点校准，设置采样ADC的采样频率和串行通信的波特率，控制采集的开始和停止以及决定何时开始存储数据。 .3。系统验证和错误无线传感器校准技术应用于100kg范围的电子秤。校准每个传感器后，将获取11个参考点。使用半年后，对电子秤进行校准后，测得的数据如表3所示。4.结论实验表明，使用了半年的电子秤，测量结果会有较大的偏差。校准后，精度恢复到原始状态，保持电子秤的原始精度。 AD8555用于实现校准。该方法不仅可以应用于电子秤系统，还可以应用于温度系统，力测量系统等。使用电阻应变传感器的任何系统都可以使用此方法，并且还可以应用于某些无线传感器网络。校准方法。该方法可以有效地减少电子秤的连接，实现电子秤的校准。