1、概述
称重显示器技术在我国近卜儿年来有了突飞猛进的发展,无沦是产品的性能、功能,还是可靠性方面都有了很大的提高,基本上满足了市场上不同用户的需求,部分地还可通过计算机完成各种管理和控制的复杂任务,但相对于电子技术、尤其是计算机技术来说,称重显刁、器在各个方面存在的技术差距还相当大,这并不说称重显示器开发人员的素质因素的影响,如没有掌握当今最先进设计技术,开发性能价格比更为合理的称重显示器,而是因为称重显示器是依托个卜算机技术为琅础发展的,相对落后是必然的,另一方面,称重显示器不象i十算机和一些家用电器那样,能够形成巨大的规模经济,以采用更先进的工艺技术及设备,促使其自身的完善与发展,使开发的称重显不器能够满足用户的潜在欲望,引导市场需求是关至重要的,下面简要谈论儿点。
2、称重显示器的抗干扰设计
随着我国计量管理水平的提高,衡器所处的E作环境越来越恶劣,强电和强磁于扰和各类干扰源并存,流水线作业和自动配料行业有的还要求系统在上作中任何情况下不能出现死机,这种场所对称重显示器的需求依靠传统的抗于扰设计,其保证程度就显得不那么}l丁靠了我们知道,传统的抗于扰设计是:¹当干扰源通过空间进人称重显示器的措施是采取屏蔽和接触的方法来解决,如为了提高屏蔽效果采用金属外壳;º当仁扰源是通过传针(通过电源)或先空间后传导的方式进人称重显示器的措施是增加净化稳压电源和设金十采用一级WDT技术(俗称’‘看门狗”技术止一这种设计对于普通的于扰,尤其是f几扰源从空间进人称重显小器的于扰来说,其抗十扰效果还是不错的,但对于干扰信号强,多以传导方式进人称重显示器的干扰来说,效果就不那么可靠r凶先,接地‘。屏蔽措施对传导力‘式的下扰儿乎是不起作用的,即很难消除这类于扰;其次,净化稳压电源仅能滤掉山电网引人的大部分干扰因素,对净化稳压电源以后进人机壳前的导线、插头以及从f冬感器、接线盒到称重显示器之问的部件通过先空问后传导方式的卜扰就无法滤掉,只有靠设计的w田
’来维护程序的正常工作.’看门狗”电路通常有两种1作方式:即计数方式和单稳方式一、计数力一式的看门狗电路一般由振荡器、计数器等组成,外部振荡器连续产生脉冲以时钟信号的力一式给计数器计数,计数器溢出的脉冲作为CPt!的复位信号,同时CPU定时给计数器一个复位信号,使计数器复位一如果程序跳飞后,CPU不再发出复位脉冲使计数器复位,这时计数器就一直计数至溢出为l卜,该溢出脉冲使Cl)U重新复位但是,在CPU进人死循环后,仍有可能会在死循环中对计数器重复操作,造成计数器小能产性溢出脉冲使CPU复位,产‘仁死机问题,单稳方式的WDT电路也存在相同问题针对上述所谈问题,笔者认为{丁从以下儿个方面采取措施,开发出抗}二扰性能优良的称重显示器¹采用二级看门狗电路(即增强型看门狗电路),提高看门狗电路的可靠J胜,以增强称重显示器的可靠性_其原理图见图1、
从图I中分析可知,CPU正常1作时,通过P,、,不断发出清零信号,1片4060都小会产生lNT()和RESET信号,日程序跳屹,进人死循环,清零信号不能产生,一级吞门殉电路起作用,先产生INT()信号.单片机执行中断服务程序,使程序正常运行女1果十扰信号很强,使第一级看门狗电路失效,则第_级看门狗电路动作,使系统复位,大大提高了系统抗「扰的日丁靠性健)采用隔离技术.
提高称重显不器抗干扰的可靠性隔离技术的重要作用是切断进人CPU的f扰信号的通路,保证称重显示器的正常〔作隔离应从丁_作电源着手,到输人/输出接「I都应采取必要的隔离措施首光是电源的隔离,这种通常是为系统增加一个I)C/DC变换器,就能起到较好的抗j‘扰隔离作用;其次是所有的输人与输出也应采取隔离措施,如采用光电锅合器件,以阻断从输人/输出接口引人的一l一扰信号1通‘常强的十扰信号只终有很大的幅度,其宽度很窄(即干扰时间很短),既卜扰信号的高幅低能性,不足以使光电器件发光而传递下去,从而被从信号源中滤出另一方面,模拟信号的隔离还可通过把信号调整、A月〕转换等电路都置于CPU系统中,使其‘〕C以!共地,信号输人采用模拟隔离器件等»采用数字技术丁数字技术具有较强的抗干扰能力和易r远处离传输的优点,)’一泛的采用数/i’技术也可大大提高称重显示器的抗丁扰性能〕第一是输人信号的数笋化、如选!月数宇传感器,使输人信号为数字信号,减少F扰信号的窜人;或是采用数字式接线盒,:引司样使输人称重显,J又器的信号为数字信号,使十扰减少到最底程序数字式传感器和数‘辛式接线盒的原理见图2和图3
3、采用先进的技术提高称重显示器的可靠性
3.1贴片技术的应用
通常所说的贴片技术就是指的在电路板设计上采用表面贴装技术,它有几大优点,但最大的还是贴片技术由于采用表面贴装设备贴片,提高r线路板的质量和生产效率,减少了元器件占用的空间,能促使称重显示器的进一步小型化,使得在相同的空间内增加称重显示器的功能成为一种可能,还叮提高其可靠性贴片技术在我国的应用已有近十多年的历史r,但真蛋运用到与称重相关的领域才‘是近一两年的事,如电子吊秤用的无线数传机近两年已采用了贴片技术,‘臼不仅减少了无线数传机的体积,还使其可靠性较先前有了较大的提高,线路板的外观也得到了很大的改进贴片技术在称重显示器上的应用不象电子汁算机和家用电器那样,具有相当大批量和规模,因而不能充分发挥贴片技术带来的高效率,短期内还不会使其成本下降,反而会增加,这将部分地限制了该技术在称重显示器土的应用
另外,采用贴片技术首先要掌握用于贴片技术的元器件—如封装形式的电子器件,贴片机及相关的工艺设备的设计等,其次是解决好相关的1_.艺问题,还包括高素质的,产者随着贴片技术的日臻成熟,‘已会得到广泛应用的。
3.2利用InterTlet资源,实现远程数据交换和故障诊断
众所周知,当将称重显示器的放大、A/D转换和数据处理器移到秤体接线盒中,就形成了个数字式接线盒,其原理在《衡器》1998年第l期上已论及(参见图3)这样称垂显示器的操作与普通的计算机就没有多大区别r,或者说完全可借助于一台计算机实现称重导示器的各项功能,如果再将计算褚儿处理的信号进行调制,通过国际互联网就可实现远程数据交换和故障诊断厂当远在几一十甚至几百公里的控制中心,需要某一地某一时段内的称重数据时,通过Eleotr(,,11。Mail的形式就可直接交换数据,而无需再转交到其它计算机1进行数据传送,卜习时也可接收另1地发来的数据,实现数据交换使完成诸如油田、冶金、港口和矿山这类大型_{一作场地的流水称量时的皮重、毛重交换,叮大大提高计量速度,为控制中心及时提供称重结果当称量中出现故障,用户无法判断或处理时,也可通过E一川。11的形式与生产厂家联系,以帮助分析产生故障的原因和采取的解决措施,免除生产厂家旅途之苦及费用,最大的好处还是可极快地解决用户的烦忧,将故障停机时间减少到最短。
4、称重显示器的未来
二十一世纪称重显示器、器也象其它电子产品一样,随着各种新技术的产生是无法完全预见其未来的,但是就目前已有的技术而言,有一些还是可以预见的首先是量子技术的概念会在称重显示器中出现。随着技术的发展,“光脑”将会很快代替电脑,’光脑”式计算机不仅具有目前电脑的所有功能,它还将会改变目前的数据处理方式,分析这类技术不象今大那样噪声为多少分贝、电流为多少毫安、电阻为多少欧姆等,它将是一个全新的技术,对应的一些新概念将会产生,目前的许多名词或单位将不适应于未来的技术,量子技术将会得到广泛应用,微观世界中的粒子和波的概念将会引人到实际应用中去,改变目前电路的设计和分析原理,特别是借助于纳米技术的扫描隧道显微镜和扫描探针显微镜,一些新的理论将会诞生,象纳安、纳伏、电子伏特这样的单位也会在口常中得到应用。
其次,微型化部件的应用,将改变目前称重显示器的外观、功能和性能,我们知道,在六十年代每平方英寸仅能布置1000个左右晶体管,现在的微型技术已达到了每平方英寸几百万甚至_L千万个晶体管,,可以预见,随着集成度的提高和各种微型部件的应用,象掌土电脑一样,这类的称重显示器也会诞生,借助十无线传输技术,可使称重显示器变得和目前的手机一样大小、方便、11丁靠和实用
第三是充分利用计算机技术,通过更换和增加模块,借助十汁算机的大部分硬件,解决各类应用问题,诸如上网通讯、管理和控制功能,适应不同类别的称重等第四是宽松的工作环境设置〔通常一些大型衡器的使用场所偏僻.矿山、油田、电!一和港日使用的衡器这一点尤为明显。
当长时间不称量时,为了解除工作人员工作的枯燥无味,{可在系统内增加一些学习和游戏功能,使他们在工作之余通过娱乐消除枯燥,轻松愉快的丁作,以提高工作效率,减少工作失误。
5、结束语
新技术发展日新月异,二十一世纪将会有更多今人无法预见的新技术涎生,称重显示器的基础一计算机的发展会给称重显示器的未来带来一个不同于今天的全新概念,愿致力于称重显示器研究的志于们紧跟计算机技术的发展步伐,以超前的意识开发未来的称币显示器,使其技术同步士计算机的发展,在某些方面还应追求一些超越,使之具有更长的寿命周期。
