基于CS5532的高精度电子天平设计.pdf

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1、2010正仪表技术与传感器2O10第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1基于CS5532的高精度电子天平设计杨敏，滕召胜，陈良柱，王宝，王体明(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082)摘要：介绍了电子天平的称量原理，设计了一款高精度电子天平。该设计利用24位A／D转换器CS5532实现称重数据采集，采用具有噪声过滤的光电检测模块和具有相位补偿功能的PID模块构建质量称量闭环调节电路。在称重数据处．理中，应用均值移动滤波、漂移补偿和线性化处理技术，并设计基于虚拟仪器技术的上位机管理系统，提高了电子天平的稳定性、

2、准确度、可操作性。实验表明：该电子天平易于操作，测量结果准确可靠，精度达到0．1mg，线性度40．3mg．关键词：电子天平；CS5532；数据采集；光电检测；PID；数据处理中图分类号：TH715．1文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)01—0014—04DesignofHighPrecisionElectronicBalanceBasedonCS5532YANGMin，TENGZhao·sheng，CHENLiang—zhu，WANGBao，WANGTi-ming(CoHegeofElectricalandInformationE

3、ngineering，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Themeasurementprincipleofelectronicbalancewasintroduced，andahighprecisionelectronicbalancewasde—signed．Theweightdataacquisitionwasimplemenedbyusing24bitA／DconverterCS5532，aclosed·loopregulationcircuitformeasurementcompose

4、dofphotoelectricdetectioncircuitwithnoisefilteringandPIDmodulewithphasecompensationWasadopted．Themovingaveragefiltering，driftcompensationandlinearizationtechnologieswereappliedinweightdataprocessingandthehostcomputermanagementsystemwasdesignedbasedonvirtualinstrument，whichcould

5、improvethestability，accuracyandoperabili·tyoftheelectronicbalance．Theelectronicbalancehasbeenprovedtobeaccurateandreliableandeasytooperatewithaccuracyof0．1mgandlinearity40．3mg．Keywords：electronicbalance；CS5532；dateacquisition；photoelectricdetection；PID；dataprocessing0引言位法原理J，实现

6、对被称物体质量的称量。电子天平称量原理电子天平是一种高精度质量计量仪器，是广泛应用于科如图1所示，图1中虚线方框内为电磁力平衡传感器。研、高等院校、二I=厂、实验室的质量计量标准器具⋯，具有称量称盘加载前，电磁力平衡传感器处于初始平衡状态。称盘准确度高、响应速度快、稳定性好、全自动校准、故障自诊断、操加载后，被称量物体的重力使电磁力平衡传感器的可动部分发作方便等特点。生位移。遮光片位移使光敏二极管D：感应到D。发出的光，光目前，国内生产的电子天平的电路集成度低，大多数采用信号经光电检测电路转换为电压信号。电压信号通过PID调由运算放大器、比较器等组成

7、的双积分型A／D转换器，且采用节，向线圈提供一个与被称物体的质量m成正比的电流线圈模拟电路实现非线性修正和温度补偿，存在电路复杂、调试困在永磁体的磁场作用下，将产生向上的力F，使电磁力平衡传感难、准确度低、可靠性差等问题。文中选用24位高精度A／D转器的可动部分向上移动。遮光片向上移动后，使光电检测电路换器CS5532，结合高性能的基准芯片组成称重数据采集单元，的输出电压减少，PID积分环节使流经线圈的电流，继续增大，优化了闭环调节系统的模拟电路，提高了电子天平的集成度和直至可动部分恢复到初始平衡的位置。此时，线圈电流，在永稳定性。运用微处理器MSP

8、430F449进行数字滤波、漂移补偿磁体磁场作用下产生的力F与被称量物体的重力相等，传感器和线性化处理，保证