基于DSP的电子天平称重单元设计.pdf

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1、68传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第2期基于DSP的电子天平称重单元设计陈良柱，滕召胜，杨敏(湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082)摘要：设计一种以DSP微处理器TMS320VC5502为信息处理核心的高精度电子天平称重单元。简述了电子天平的称重测量原理，给出了基于DSP的数据采集电路。采用加权递推平均滤波算法，保证测量的准确度和稳定性；建立了适合于称重数据变化判断的多级阈值判别方法，提高了电子天平的响应速度。实验表明：采用该方法的电子天平称重单元

2、稳定性好、灵敏度高，满足了量程为210g、精度为0．1mg的电子天平设计要求，且最大允许误差不大于0．3mg。关键词：电子天平；称重单元；加权递推平均滤波；多级阈值判别算法；TMS320VC5502中图分类号：TH715文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)02--0068-03DesignofweighingunitofelectronicbalancebasedonDSPCHENLiang—zhu，TENGZhao—sheng，YANGMin(SchoolofElectricalandInformationEngin

3、eering，HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Ahigh—precisionwe1’ghingunitofelectronicbalanceisdesignedbyusingDSPTMS320VC5502forinformationprocessing．TheweighingmeasurementprincipleofelectronicbalanceisintroducedandadataacquisitioncircuitbasedonDSPisgiven．Theweigh

4、tedrecursiveaveragefilteringalgorithmisadoptedtoguaranteemeasurementaccuracyandstability．Amultiple—levelthresholddiscriminationalgorithmissetupforjudgingchangeofweightingdata，andtheresponsetimetotheweightchangesisimproved．Theweighingunitofelectronicbalancewiththismethodh

5、asbeenprovedtobesteadyandsensitive．Itmeetsthedesignrequirements．Therangeis210g，theprecisionis0．1mg，andthemaximumpermissibleen_(Jr(MPE)islessthan0．3mg，Keywords：electronicbalance；weighingunit；weightedrecursiveaveragefiltering；multiple—levelthresholddiscriminationalgorithm：

6、TMS320VC55020引言了称重单元的灵敏度，设计了一种稳定性好、灵敏度高、量称重测量的方法有变位法和零位法2种⋯。变位法是程为210g、精度为0．1mg的电子天平称重单元，最大允许通过测量弹性元件的形变确定被测物体的质量；零位法是误差不大于0．3mg，平均稳定时间不大于4S，达到国外同类产品的水平。利用杠杆平衡的原理，通过已知量来确定被测物体质1电子天平称重单元设计量。采用变位法的天平结构简单、操作方便、测量速度1．1电子天平称重原理快，但准确度低；零位法的测量精度高，但是测量速度较低、电子天平称重单元由电磁力平衡传感器模块和数字

7、信操作相对复杂．4J。在称重装置中采用电磁力反馈平衡方号处理器模块两部分组成。其中，电磁力平衡传感器模块式和PID调节网络，可加快测量速度。由位移检测电路、PID调节与驱动电路、电磁力平衡机构等目前高精度电子天平一般采用电磁力反馈平衡零位法组成，形成如图1所示的闭环测量结构。DSP模块包括低原理l4J，但称重数据的采集过程中易受外力，外界噪声干通滤波器、A／D转换器、DSP等。扰，稳定性较差。为此，本文利用电磁力反馈平衡零位法原参见图l，称量时，位移检测器得到的电信号经放大后理，采用高精度的24位A／D转换器CS5532，设计了基于通过

8、PID调节，驱动电磁力平衡机构，从而使得电磁反馈力DSP微处理器TMS320VC5502的称重数据采集与处理单，与物重G甲衡]。电磁力平衡传感器模块输出的称重信元，利用加权递推平均滤波对称重数据进行去噪声处