專利名稱：一種供橋電源數(shù)字校正電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種供橋電源數(shù)字校正電路，適用于飼料加工、水泥配料、化工以 及造紙等行業(yè)的工藝配料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
飼料加工是較年輕的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)，對于促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展、振興農(nóng)業(yè)以及改善人 民生活具有重要的意義。在飼料生產(chǎn)過程中，配料工序是一個關(guān)健環(huán)節(jié)。所謂配料，是采用 特定的配料設(shè)備與生產(chǎn)工具，按照飼料配方的要求，對多種不同品種的飼料原料進(jìn)行準(zhǔn)確 質(zhì)量測量及混合的過程。料倉中的原料在微機控制下按一定順序分別進(jìn)入料斗，在每種原 料投入料斗的過程中，其重量由橋式稱重傳感器進(jìn)行測量，達(dá)到要求時即中止投料。橋式稱 重傳感器是配料稱重裝置(配料電子秤)測量物料重量的敏感元件，其特性及相關(guān)線路的 組成是影響測量精度的關(guān)鍵。配料過程中，每種原料的給定量由配方設(shè)定。投入到料斗中的實際量與給定量之 間存在差值，稱為配料誤差。配料誤差的大小用配料精度來表示。在原料配制過程中，配料 精度是最重要的控制指標(biāo)，這不僅直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，還會對企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成深遠(yuǎn)影 響。影響配料精度的因素是多方面的，它不僅與機械設(shè)備的制造與安裝、測量裝置的設(shè)計與 安裝有關(guān)，還與投料過程的控制方式有關(guān)。配料過程中每種物料是處于動態(tài)計量控制，物料的沖擊以及偏載是造成配料誤差 的重要原因。為了保持料斗的穩(wěn)定性，微機飼料配料系統(tǒng)中的測量裝置均采用三個橋式稱 重傳感器，均勻地分布在料斗四周，使料斗掛在每個橋式稱重傳感器上實現(xiàn)配料的測量。由 于采用多個橋式稱重傳感器，在各個傳感器的特性存在差異的情況下，將會引起偏載誤差。 所謂偏載誤差，是指配料過程中物料重心變化時，橋式稱重傳感器輸出信號產(chǎn)生的誤差。為 此需要進(jìn)行偏載校正，將各傳感器的系數(shù)調(diào)整到某一規(guī)定范圍。在我國，多個橋式稱重傳感器普遍采用串聯(lián)方式，克服其間特性不一致的補償措 施是在每個供橋電源回路串聯(lián)一個電位器，用以降低實際供至橋式稱重傳感器兩端的電 壓，通過調(diào)整輸入供橋電源以補償各個傳感器之間特性的差異，從而達(dá)到降低偏載誤差的 目的。接入的電位器阻值的大小要在現(xiàn)場通過試驗實測確定，因此只有確保電位器的精度 才能達(dá)到預(yù)期效果。但是，通過手動調(diào)整串聯(lián)的電位器以實現(xiàn)偏載誤差的校正存在著諸多缺點由于 電位器本身的分辨率不高而難達(dá)到期望的阻值；電位器的端頭易受外界振動的影響，造成 接觸不良；由于長期氧化作用，使滑點接觸電阻增大；電位器的溫度穩(wěn)定性差。所有這些因 素，都會使偏載校正達(dá)不到預(yù)期的要求?？傊?，對于偏載誤差的校正，傳統(tǒng)的方法精度不高、穩(wěn)定性差，調(diào)試過程費時費力， 十分不便。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種具有計量精度高、調(diào)試簡單易行、性能 穩(wěn)定、能夠有效降低偏載誤差的供橋電源數(shù)字校正電路。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是本實用新型由數(shù)字校正單元、反相器、放大器和跟隨器組成；所述數(shù)字校正單元的 參考電壓輸入端接供橋電源的輸出端，所述數(shù)字校正單元的輸出端依次經(jīng)反相器、放大器 接跟隨器的輸入端，所述跟隨器的輸出端接橋式稱重傳感器的電源輸入端。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于同傳統(tǒng)的串聯(lián)電位器方式相比，依靠集成電路構(gòu)成的具有偏載校正功能的供橋電 路，體積小，成本低，性能穩(wěn)定。通過精密數(shù)字調(diào)整，可使各個傳感器的輸入輸出特性達(dá)到一 致，從而可以有效降低偏載誤差。經(jīng)過實測，靜態(tài)精度達(dá)到0. 1%，動態(tài)精度達(dá)0.3%，偏載 校正效果較為理想，并且系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作方便?？傊?，本實用新型具有計量精度高、調(diào)試 簡單易行、性能穩(wěn)定、能夠有效地降低偏載誤差的優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型的電路圖；圖3是本實用新型應(yīng)用于飼料配料稱重系統(tǒng)的電路圖在圖1-3中，U1、U11-U31為CMOS工藝制造的雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832 ； K0、K1-K3 為雙排針；U2-U4、U12-U14、U22-U24、U32-U34 為高精度運算放大器 0P07 ；S0-S3 為應(yīng)變式力傳感器LTO。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1-2所示，本實用新型由數(shù)字校正單元、反相器、放大器和跟隨器組成；所述 數(shù)字校正單元的參考電壓輸入端接供橋電源的輸出端，所述數(shù)字校正單元的輸出端依次經(jīng) 反相器、放大器接跟隨器的輸入端，所述跟隨器的輸出端接橋式稱重傳感器的電源輸入端。所述數(shù)字校正單元由D/A轉(zhuǎn)換器U1、雙排針KO和電阻Rl組成；所述供橋電源由 精密電壓基準(zhǔn)芯片(UO)組成；所述D/A轉(zhuǎn)換器Ul的參考電壓輸入端8腳接精密電壓基準(zhǔn) 芯片UO的輸出端1腳，所述D/A轉(zhuǎn)換器Ul的數(shù)字輸入端4-7腳和13-16腳分別經(jīng)雙排針 KO的相應(yīng)端接地，所述D/A轉(zhuǎn)換器Ul的1-3腳、10腳、12腳、17-18腳接地，所述D/A轉(zhuǎn)換 器Ul的20腳接+12V，所述D/A轉(zhuǎn)換器Ul的19腳經(jīng)電阻Rl接+5V。所述反相器由運算放大器U2組成；所述運算放大器(似)的反向輸入端2腳接D/ A轉(zhuǎn)換器(Ul)的11腳，所述運算放大器(U2)的正向輸入端3腳接D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的12 腳，所述運算放大器(似)的輸出端6腳接D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的9腳。所述放大器由運算放大器U3和電阻R2-R3組成；所述運算放大器U3的反向輸入 端2腳經(jīng)電阻R2接運算放大器U2的輸出端6腳，所述運算放大器U3的正向輸入端3腳接 地，所述運算放大器U3的輸出端6腳經(jīng)電阻R3接運算放大器U3的反向輸入端2腳。[0023]所述跟隨器由運算放大器U4和電阻R4組成；所述橋式稱重傳感器是應(yīng)變式力傳 感器SO ；所述運算放大器U4的正向輸入端3腳接運算放大器U3的輸出端6腳，所述運算 放大器(U4)的輸出端6腳接運算放大器(U4)的反向輸入端2腳，所述運算放大器U4的7 腳接+12V，所述電阻R4接在運算放大器U4的輸出端6腳和+12V之間，所述運算放大器U4 的輸出端6腳接應(yīng)變式力傳感器SO的電源輸入端。工作原理
以下結(jié)合附圖對本實用新型應(yīng)用于飼料配料稱重系統(tǒng)的工作原理做進(jìn)一步詳細(xì) 描述如圖3所示，在飼料配料稱重系統(tǒng)中要用到3個應(yīng)變式力傳感器S1-S3，與之相 對應(yīng)的有3個結(jié)構(gòu)完全相同的供橋電源數(shù)字校正電路，系統(tǒng)還包括第一至第三稱重放大器 U15-U;35、加法器U6、濾波器U7、A/D轉(zhuǎn)換器U8、單片機U9。+12V電源經(jīng)過UO轉(zhuǎn)換成+IOV的基準(zhǔn)電壓，+IOV電壓分別與U11-U31的參考電壓 輸入端8腳相連，以實現(xiàn)偏載誤差的數(shù)字校正，U11-U31輸出的是電流量，三組電流量分別 經(jīng)過U12-U32轉(zhuǎn)換成負(fù)的輸出電壓V01-V03，再分別經(jīng)U13-U33變換成正的輸出電壓，最后 分別經(jīng)過U14-U34輸出獨立的供橋電壓V1-V3，分別作為S1-S3的輸入電壓。通過數(shù)字校正 可使在偏載狀態(tài)下的S1-S3綜合輸出信號VZ保持不變，從而達(dá)到校正偏載誤差的目的。本實用新型的偏載校正過程如下①校正前，U11-U31的雙排針Kl、K2、K3處于懸空狀態(tài)，即數(shù)字為255 (FFH)。②S1-S3各懸掛20公斤砝碼，通過計算機的稱重顯示，記錄初始數(shù)字DDO ；然后分 別測量S1-S3單獨增加20公斤砝碼時的數(shù)字量S1單獨增加20公斤砝碼，記錄下數(shù)字量 DDl ；去掉Sl新增加的20公斤砝碼，S2增加20公斤砝碼，記錄下數(shù)字量DD2 ；去掉S2新增 加的20公斤砝碼，S3增加20公斤砝碼，記錄下數(shù)字量DD3。③分別計算S1-S3分別增加懸掛20公斤砝碼時數(shù)字增量AD Sl的_女字增量.ADl=DDl--DDO[0033]女字增量.AD2=DD2--DDO[0034]女字增量.AD3=DD3--DDO④計算S1-S3所對應(yīng)的U11-U31的偏載校正字BAD 從上述三個數(shù)字增量AD1、AD2、ΔD3中選出最小者。假設(shè)ADl最小且對應(yīng)于 UlK雙排針為Kl)，此時偏載校正字B Δ Dl為255 (FFH)，即Kl每位的雙排針均是懸空的； AD2和Δ D3對應(yīng)的偏載校正字為Δ D2 的偏載校正字Β Δ D2 = 255 X Δ Dl/ Δ D2Δ D3 的偏載校正字Β Δ D3 = 255 X Δ Dl/ Δ D3下面舉例說明上面①-④的校正過程DDO = 600............S1-S3均懸掛20公斤砝碼時數(shù)字初值；DDI = 780............Sl單獨再增加載荷20公斤砝碼時數(shù)字量；DD2 = 790............S2單獨再增加載荷20公斤砝碼時數(shù)字量；DD3 = 800............S3單獨再增加載荷20公斤砝碼時數(shù)字量。則S1-S3的數(shù)字增量為ADl = 780-600 = 180，AD2 = 790-600 = 190，AD3 = 800-600 = 200[0046]S1-S3的偏載校正字為BADl = 255 = FFH = 1111，1111B( 二進(jìn)制)BAD2 = 255X180/190 = 242 = F2H = 1111，0010B (二進(jìn)制)BAD3 = 255X 180/200 = 230 = E6H = 1110，0110B (二進(jìn)制)然后，將F2H、E6H分別置入連接在U21、U31數(shù)字輸入端的雙排針K2、K3，即將Κ2、 Κ3的對應(yīng)管腳接地或保持懸空。Κ1、Κ2、Κ3的狀態(tài)如下所示BADl = 1111，1111Β，即 Kl 的 D7-D0 全部保持懸空；BAD2 = 1111，0010B，即 K2 的 D7-D4、Dl 保持懸空，D3、D2、DO 分別接地；BAD3 = ΙΙΙΟ,ΟΙΙΟΒ,即 Κ3 的 D7_D5、D2、D1 保持懸空，D4、D3、D0 分別接地。這樣就完成了偏載校正。最后，將同一個20公斤的砝碼再逐次懸掛在S1-S3上，三次稱重的數(shù)字增量應(yīng)是 相同的。
權(quán)利要求1.一種供橋電源數(shù)字校正電路，其特征在于它由數(shù)字校正單元、反相器、放大器和跟隨 器組成；所述數(shù)字校正單元的參考電壓輸入端接供橋電源的輸出端，所述數(shù)字校正單元的 輸出端依次經(jīng)反相器、放大器接跟隨器的輸入端，所述跟隨器的輸出端接橋式稱重傳感器 的電源輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種供橋電源數(shù)字校正電路，其特征在于所述數(shù)字校正單元 由D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)、雙排針(KO)和電阻(Rl)組成；所述供橋電源由精密電壓基準(zhǔn)芯片(UO) 組成；所述D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的參考電壓輸入端8腳接精密電壓基準(zhǔn)芯片(UO)的輸出端1 腳，所述D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的數(shù)字輸入端4-7腳和13-16腳分別經(jīng)雙排針(KO)的相應(yīng)端接 地，所述D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的1-3腳、10腳、12腳、17-18腳接地，所述D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的20 腳接+12V，所述D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的19腳經(jīng)電阻(Rl)接+5V。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種供橋電源數(shù)字校正電路，其特征在于所述反相器由運 算放大器(U2)組成；所述運算放大器(U2)的反向輸入端2腳接D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的11腳， 所述運算放大器(U2)的正向輸入端3腳接D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的12腳，所述運算放大器(U2) 的輸出端6腳接D/A轉(zhuǎn)換器(Ul)的9腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種供橋電源數(shù)字校正電路，其特征在于所述放大器由運 算放大器(U3)和電阻(R2-R3)組成；所述運算放大器(U3)的反向輸入端2腳經(jīng)電阻(R2) 接運算放大器(U2)的輸出端6腳，所述運算放大器(U3)的正向輸入端3腳接地，所述運算 放大器(U3)的輸出端6腳經(jīng)電阻(R3)接運算放大器(U3)的反向輸入端2腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種供橋電源數(shù)字校正電路，其特征在于所述跟隨器由運 算放大器(U4)和電阻(R4)組成；所述橋式稱重傳感器是應(yīng)變式力傳感器(SO)；所述運算 放大器(U4)的正向輸入端3腳接運算放大器(U3)的輸出端6腳，所述運算放大器(U4)的 輸出端6腳接運算放大器(U4)的反向輸入端2腳，所述運算放大器(U4)的7腳接+12V，所 述電阻(R4)接在運算放大器(U4)的輸出端6腳和+12V之間，所述運算放大器(U4)的輸 出端6腳接應(yīng)變式力傳感器(SO)的電源輸入端。
專利摘要本實用新型涉及一種供橋電源數(shù)字校正電路，適用于飼料加工、水泥配料、化工以及造紙等行業(yè)的工藝配料技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型由數(shù)字校正單元、反相器、放大器和跟隨器組成；所述數(shù)字校正單元的參考電壓輸入端接供橋電源的輸出端，所述數(shù)字校正單元的輸出端依次經(jīng)反相器、放大器接跟隨器的輸入端，所述跟隨器的輸出端接橋式稱重傳感器的電源輸入端。本實用新型的有益效果是具有計量精度高、調(diào)試簡單易行、性能穩(wěn)定、能夠有效降低偏載誤差等優(yōu)點。
文檔編號G01G23/01GK201867238SQ20102056361
公開日2011年6月15日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者王雷, 鐘愛琴 申請人:河北科技大學(xué)