称重选别机动态称重测控系统硬件设计
介绍了称重式果蔬称重选别机的流水线结构， 并简要描述了称重选别机所采用的悬臂梁式称重传感器的原理和该称重选别机所选择的称重传感器的主要指标。较为详细地阐述了作者设计的一款称重式果蔬称重选别机控制器的工作原理， 并就该水果ji的实现方案进行了一些细节的讨论并指出了数据处理过程中软硬件资源使用的难点。
3 控制器原理
3. 1 称重传感器的选择
称重选别机测量果蔬重量的效果决定于称重传感器的选择与安装。本设计选择悬臂梁式称重传感器， 它是利__用电阻应变原理设计的传感器。当重力以垂直方向作用于铝质悬臂梁的末端时， 梁的上表面产生拉应变，哪家重量选别秤便宜， 下表面产生压应变， 上下表面的应变大小相等符号相反。
粘贴在上下表面的应变片也随之拉伸和缩短。得到正负相间的电阻值的变化， 将电阻值转化为电压信号的电路为惠斯登电桥( 图1) 。由于四只电阻的温度环境相同， 在环境温度发生漂移时， 漂移值相互抵消， 可以抑制温度变化的影响[ 2] 。
桥臂电阻由R 1 至R 4 四个应变电阻组成， US L为激励电压。当四个电阻平衡时， USC 输出为零， 当悬臂梁受力变形造成应变电阻失去平衡时， USC输出线性反映电阻变形的情况。测量这一电压的变化， 就得到被测物体的重量 。
我们选择的传感器灵敏度( D) 为2±10%mV / V;建议激励电压: 5V ～15 V( DC/ A C)
选激励电压为10V ， 则由激励电压和灵敏度的关系可计算出该传感器最大输出电压信号应为:V OUT = VI N ×D= 10V×2mV/ V = 20mV
这一信号幅度比较弱， 不能直接用来进行A/ D 转换， 因此在进入A / D 转换之前加信号放大器。该额定容量范围比较宽泛， 可以满足称重选别机分选不同种类果蔬的需求， 通常分选柚子、西瓜一类大体积果蔬的称重选别机可采用上限， 而一般分选橙子、苹果之类的中等尺寸的果蔬称重选别机则选用5kg 容量即可。由于果蔬动态传感出来的信号是一个幅度较大的振荡波，因此， 此项指标的上限应该选择比所称果蔬上限至少大一倍， 以防止测量出的波形发生截止失真。
3. 2 控制器原理框图
控制器包括控制板和电磁阀驱动板两个部分。控制板的核心是一片C8051F020 型CPU， 此外配有存储器、A/ D 转换器、信号放大电路和光电隔离电路等。驱动板则是一片89C51 型CPU 、1 6 路信号功率放大电路和16 路抗电磁阀反冲电压的尖峰吸收电路 。主CPU 使用内部RAM 作为数据缓冲区， 内部FLASH 作为程序存储区，青海重量选别秤， 由于测量和计算过程中有许多中间变量需要快速读写， 并且断电后需要继续保留， 因此另外加了一片32kB 的FM18L08 铁电存储器。存储器的地址线A0-A14 与CPU 的P60-P67 和P50-P56 相连， 数据线D0-D7 占用CPU 的P70-P77。光计数传感器输出的数字信号通过一个光隔离电路接入CPU 的P40 号I/ O 口线。用于确定每个果杯进入称重段的准确时机。 左右两条轨道的称重传感器信号首先经过一个平衡混合电路， 将左右两轨的重量进行加法合成， 同时将毫伏级的弱电压信号放大至0V ～5V 。放大后的信号是一个振荡幅度很大的近似阻尼振荡信号。
称重选别机动态称重测控系统硬件设计
介绍了称重式果蔬称重选别机的流水线结构， 并简要描述了称重选别机所采用的悬臂梁式称重传感器的原理和该称重选别机所选择的称重传感器的主要指标。较为详细地阐述了作者设计的一款称重式果蔬称重选别机控制器的工作原理， 并就该水果ji的实现方案进行了一些细节的讨论并指出了数据处理过程中软硬件资源使用的难点。
1 果蔬称重选别机械发展现状
我国是一个果蔬生产大国， 但是， 我国果蔬市场长期以来一直属于粗放型经济。果蔬产品的国际市场价格偏低。其重要原因是我国果蔬采后处理落后， 外观质量偏低。因此， 果蔬的分级已经和我国果蔬的市场竞争力紧密相联。本文介绍一种按重量分级的果蔬分选设备核心部分--控制器的设计， 这种设备利用称重式传感器对果蔬进行动态测量， 从而将果蔬按照重量大小进行自动分类。
2 果蔬称重选别机流水线
首先对称重式果蔬称重选别机的基本结构和称重机理作一个简单介绍。果蔬称重选别机由上果段、分选传感器段和分果出口段组成。
2. 1 上果段
上果段负责将已经清洗上蜡后的果蔬平稳地置入果杯， 由一根铰链带动向前运行至传感段， 这一段要求尽量使果蔬在进入传感分选段之前果蔬保持运行的平稳， 以减弱上果瞬间的机械振动。
2. 2 传感器段
分选传感器段由两根并行的整体铸铝导轨构成。果杯底部的四只对称压脚分别压在两根导轨表面由铰链拉动向前滑动。导轨有一个长方形凹槽， 槽内分别固定悬臂梁式压力传感器， 传感器上水平安置一块长方形钢板， 长度与果杯所占长度相当， 钢板表面处理的极为光滑， 钢板与铸铝表面处同一平面，在线重量选别秤， 与铸铝保持一定缝隙， 以避免钢板在称重的时候由于与周围的铸铝接触产生数据误差。钢板与铸铝的缝隙不能过大， 以避免果杯划过该段时产生震动， 这个震动在传感器的输出信号上反映为幅度很大的振荡电压信号， 它对果蔬的称重测量影响很大。铸铝导轨面被加工成光洁度非常高的两边低中间高的拱形结构。当果杯被拖送到传感段的时候， 随着果杯向前移动， 铸铝斜坡越来越高， 果杯的称重压脚被光滑的铸铝表面钢板托起， 果杯及果蔬的重力因此逐渐与铰链脱离。当果杯滑动到重力传感器部分时， 果杯高度达到最gao点， 短时间内果杯重力完全脱离铰链， 果杯的四只称重压脚全部压在两边的两只重力传感器的钢板上。传感器利用果杯重力脱离铰链快速通过传感器的短暂时间迅速采集数据， 经CPU 的计算， 得到果杯与果杯上所置果蔬的重量之和。
2. 3 分果出口段
流水线传感段之后紧接着是分果出口段， 它是在传送带侧面安排了若干个出果口和接果槽， 每个口设计一个控制出果的电磁阀。当已经在传感器段被测出重量的果蔬通过相应的出果口时， CPU 会及时发出控制命令， 令该出果口的电磁阀动作， 果蔬因此滚入接果槽。出果口越多， 则果蔬品级的分选可以越细。
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