专利名称：一种供桥电源数字校正电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供桥电源数字校正电路，适用于饲料加工、水泥配料、化工以 及造纸等行业的工艺配料技术领域。
背景技术：
饲料加工是较年轻的农产品产业，对于促进畜牧业的发展、振兴农业以及改善人 民生活具有重要的意义。在饲料生产过程中，配料工序是一个关健环节。所谓配料，是采用 特定的配料设备与生产工具，按照饲料配方的要求，对多种不同品种的饲料原料进行准确 质量测量及混合的过程。料仓中的原料在微机控制下按一定顺序分别进入料斗，在每种原 料投入料斗的过程中，其重量由桥式称重传感器进行测量，达到要求时即中止投料。桥式称 重传感器是配料称重装置(配料电子秤)测量物料重量的敏感元件，其特性及相关线路的 组成是影响测量精度的关键。配料过程中，每种原料的给定量由配方设定。投入到料斗中的实际量与给定量之 间存在差值，称为配料误差。配料误差的大小用配料精度来表示。在原料配制过程中，配料 精度是最重要的控制指标，这不仅直接影响产品质量，还会对企业的经济效益造成深远影 响。影响配料精度的因素是多方面的，它不仅与机械设备的制造与安装、测量装置的设计与 安装有关，还与投料过程的控制方式有关。配料过程中每种物料是处于动态计量控制，物料的冲击以及偏载是造成配料误差 的重要原因。为了保持料斗的稳定性，微机饲料配料系统中的测量装置均采用三个桥式称 重传感器，均勻地分布在料斗四周，使料斗挂在每个桥式称重传感器上实现配料的测量。由 于采用多个桥式称重传感器，在各个传感器的特性存在差异的情况下，将会引起偏载误差。 所谓偏载误差，是指配料过程中物料重心变化时，桥式称重传感器输出信号产生的误差。为 此需要进行偏载校正，将各传感器的系数调整到某一规定范围。在我国，多个桥式称重传感器普遍采用串联方式，克服其间特性不一致的补偿措 施是在每个供桥电源回路串联一个电位器，用以降低实际供至桥式称重传感器两端的电 压，通过调整输入供桥电源以补偿各个传感器之间特性的差异，从而达到降低偏载误差的 目的。接入的电位器阻值的大小要在现场通过试验实测确定，因此只有确保电位器的精度 才能达到预期效果。但是，通过手动调整串联的电位器以实现偏载误差的校正存在着诸多缺点由于 电位器本身的分辨率不高而难达到期望的阻值；电位器的端头易受外界振动的影响，造成 接触不良；由于长期氧化作用，使滑点接触电阻增大；电位器的温度稳定性差。所有这些因 素，都会使偏载校正达不到预期的要求。总之，对于偏载误差的校正，传统的方法精度不高、稳定性差，调试过程费时费力， 十分不便。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有计量精度高、调试简单易行、性能 稳定、能够有效降低偏载误差的供桥电源数字校正电路。为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是本实用新型由数字校正单元、反相器、放大器和跟随器组成；所述数字校正单元的 参考电压输入端接供桥电源的输出端，所述数字校正单元的输出端依次经反相器、放大器 接跟随器的输入端，所述跟随器的输出端接桥式称重传感器的电源输入端。采用上述技术方案所产生的有益效果在于同传统的串联电位器方式相比，依靠集成电路构成的具有偏载校正功能的供桥电 路，体积小，成本低，性能稳定。通过精密数字调整，可使各个传感器的输入输出特性达到一 致，从而可以有效降低偏载误差。经过实测，静态精度达到0. 1%，动态精度达0.3%，偏载 校正效果较为理想，并且系统运行稳定，操作方便。总之，本实用新型具有计量精度高、调试 简单易行、性能稳定、能够有效地降低偏载误差的优点。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型的结构图；图2是本实用新型的电路图；图3是本实用新型应用于饲料配料称重系统的电路图在图1-3中，U1、U11-U31为CMOS工艺制造的双列直插式8位D/A转换器DAC0832 ； K0、K1-K3 为双排针；U2-U4、U12-U14、U22-U24、U32-U34 为高精度运算放大器 0P07 ；S0-S3 为应变式力传感器LTO。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述如图1-2所示，本实用新型由数字校正单元、反相器、放大器和跟随器组成；所述 数字校正单元的参考电压输入端接供桥电源的输出端，所述数字校正单元的输出端依次经 反相器、放大器接跟随器的输入端，所述跟随器的输出端接桥式称重传感器的电源输入端。所述数字校正单元由D/A转换器U1、双排针KO和电阻Rl组成；所述供桥电源由 精密电压基准芯片(UO)组成；所述D/A转换器Ul的参考电压输入端8脚接精密电压基准 芯片UO的输出端1脚，所述D/A转换器Ul的数字输入端4-7脚和13-16脚分别经双排针 KO的相应端接地，所述D/A转换器Ul的1-3脚、10脚、12脚、17-18脚接地，所述D/A转换 器Ul的20脚接+12V，所述D/A转换器Ul的19脚经电阻Rl接+5V。所述反相器由运算放大器U2组成；所述运算放大器(似)的反向输入端2脚接D/ A转换器(Ul)的11脚，所述运算放大器(U2)的正向输入端3脚接D/A转换器(Ul)的12 脚，所述运算放大器(似)的输出端6脚接D/A转换器(Ul)的9脚。所述放大器由运算放大器U3和电阻R2-R3组成；所述运算放大器U3的反向输入 端2脚经电阻R2接运算放大器U2的输出端6脚，所述运算放大器U3的正向输入端3脚接 地，所述运算放大器U3的输出端6脚经电阻R3接运算放大器U3的反向输入端2脚。[0023]所述跟随器由运算放大器U4和电阻R4组成；所述桥式称重传感器是应变式力传 感器SO ；所述运算放大器U4的正向输入端3脚接运算放大器U3的输出端6脚，所述运算 放大器(U4)的输出端6脚接运算放大器(U4)的反向输入端2脚，所述运算放大器U4的7 脚接+12V，所述电阻R4接在运算放大器U4的输出端6脚和+12V之间，所述运算放大器U4 的输出端6脚接应变式力传感器SO的电源输入端。工作原理
以下结合附图对本实用新型应用于饲料配料称重系统的工作原理做进一步详细 描述如图3所示，在饲料配料称重系统中要用到3个应变式力传感器S1-S3，与之相 对应的有3个结构完全相同的供桥电源数字校正电路，系统还包括第一至第三称重放大器 U15-U;35、加法器U6、滤波器U7、A/D转换器U8、单片机U9。+12V电源经过UO转换成+IOV的基准电压，+IOV电压分别与U11-U31的参考电压 输入端8脚相连，以实现偏载误差的数字校正，U11-U31输出的是电流量，三组电流量分别 经过U12-U32转换成负的输出电压V01-V03，再分别经U13-U33变换成正的输出电压，最后 分别经过U14-U34输出独立的供桥电压V1-V3，分别作为S1-S3的输入电压。通过数字校正 可使在偏载状态下的S1-S3综合输出信号VZ保持不变，从而达到校正偏载误差的目的。本实用新型的偏载校正过程如下①校正前，U11-U31的双排针Kl、K2、K3处于悬空状态，即数字为255 (FFH)。②S1-S3各悬挂20公斤砝码，通过计算机的称重显示，记录初始数字DDO ；然后分 别测量S1-S3单独增加20公斤砝码时的数字量S1单独增加20公斤砝码，记录下数字量 DDl ；去掉Sl新增加的20公斤砝码，S2增加20公斤砝码，记录下数字量DD2 ；去掉S2新增 加的20公斤砝码，S3增加20公斤砝码，记录下数字量DD3。③分别计算S1-S3分别增加悬挂20公斤砝码时数字增量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计算S1-S3所对应的U11-U31的偏载校正字BAD 从上述三个数字增量AD1、AD2、ΔD3中选出最小者。假设ADl最小且对应于 UlK双排针为Kl)，此时偏载校正字B Δ Dl为255 (FFH)，即Kl每位的双排针均是悬空的； AD2和Δ D3对应的偏载校正字为Δ D2 的偏载校正字Β Δ D2 = 255 X Δ Dl/ Δ D2Δ D3 的偏载校正字Β Δ D3 = 255 X Δ Dl/ Δ D3下面举例说明上面①-④的校正过程DDO = 600............S1-S3均悬挂20公斤砝码时数字初值；DDI = 780............Sl单独再增加载荷20公斤砝码时数字量；DD2 = 790............S2单独再增加载荷20公斤砝码时数字量；DD3 = 800............S3单独再增加载荷20公斤砝码时数字量。则S1-S3的数字增量为ADl = 780-600 = 180，AD2 = 790-600 = 190，AD3 = 800-600 = 200[0046]S1-S3的偏载校正字为BADl = 255 = FFH = 1111，1111B( 二进制)BAD2 = 255X180/190 = 242 = F2H = 1111，0010B (二进制)BAD3 = 255X 180/200 = 230 = E6H = 1110，0110B (二进制)然后，将F2H、E6H分别置入连接在U21、U31数字输入端的双排针K2、K3，即将Κ2、 Κ3的对应管脚接地或保持悬空。Κ1、Κ2、Κ3的状态如下所示BADl = 1111，1111Β，即 Kl 的 D7-D0 全部保持悬空；BAD2 = 1111，0010B，即 K2 的 D7-D4、Dl 保持悬空，D3、D2、DO 分别接地；BAD3 = ΙΙΙΟ,ΟΙΙΟΒ,即 Κ3 的 D7_D5、D2、D1 保持悬空，D4、D3、D0 分别接地。这样就完成了偏载校正。最后，将同一个20公斤的砝码再逐次悬挂在S1-S3上，三次称重的数字增量应是 相同的。
权利要求1.一种供桥电源数字校正电路，其特征在于它由数字校正单元、反相器、放大器和跟随 器组成；所述数字校正单元的参考电压输入端接供桥电源的输出端，所述数字校正单元的 输出端依次经反相器、放大器接跟随器的输入端，所述跟随器的输出端接桥式称重传感器 的电源输入端。
2.根据权利要求1所述的一种供桥电源数字校正电路，其特征在于所述数字校正单元 由D/A转换器(Ul)、双排针(KO)和电阻(Rl)组成；所述供桥电源由精密电压基准芯片(UO) 组成；所述D/A转换器(Ul)的参考电压输入端8脚接精密电压基准芯片(UO)的输出端1 脚，所述D/A转换器(Ul)的数字输入端4-7脚和13-16脚分别经双排针(KO)的相应端接 地，所述D/A转换器(Ul)的1-3脚、10脚、12脚、17-18脚接地，所述D/A转换器(Ul)的20 脚接+12V，所述D/A转换器(Ul)的19脚经电阻(Rl)接+5V。
3.根据权利要求2所述的一种供桥电源数字校正电路，其特征在于所述反相器由运 算放大器(U2)组成；所述运算放大器(U2)的反向输入端2脚接D/A转换器(Ul)的11脚， 所述运算放大器(U2)的正向输入端3脚接D/A转换器(Ul)的12脚，所述运算放大器(U2) 的输出端6脚接D/A转换器(Ul)的9脚。
4.根据权利要求3所述的一种供桥电源数字校正电路，其特征在于所述放大器由运 算放大器(U3)和电阻(R2-R3)组成；所述运算放大器(U3)的反向输入端2脚经电阻(R2) 接运算放大器(U2)的输出端6脚，所述运算放大器(U3)的正向输入端3脚接地，所述运算 放大器(U3)的输出端6脚经电阻(R3)接运算放大器(U3)的反向输入端2脚。
5.根据权利要求4所述的一种供桥电源数字校正电路，其特征在于所述跟随器由运 算放大器(U4)和电阻(R4)组成；所述桥式称重传感器是应变式力传感器(SO)；所述运算 放大器(U4)的正向输入端3脚接运算放大器(U3)的输出端6脚，所述运算放大器(U4)的 输出端6脚接运算放大器(U4)的反向输入端2脚，所述运算放大器(U4)的7脚接+12V，所 述电阻(R4)接在运算放大器(U4)的输出端6脚和+12V之间，所述运算放大器(U4)的输 出端6脚接应变式力传感器(SO)的电源输入端。
专利摘要本实用新型涉及一种供桥电源数字校正电路，适用于饲料加工、水泥配料、化工以及造纸等行业的工艺配料技术领域。本实用新型由数字校正单元、反相器、放大器和跟随器组成；所述数字校正单元的参考电压输入端接供桥电源的输出端，所述数字校正单元的输出端依次经反相器、放大器接跟随器的输入端，所述跟随器的输出端接桥式称重传感器的电源输入端。本实用新型的有益效果是具有计量精度高、调试简单易行、性能稳定、能够有效降低偏载误差等优点。
文档编号G01G23/01GK201867238SQ20102056361
公开日2011年6月15日 申请日期2010年10月18日 优先权日2010年10月18日
发明者王雷, 钟爱琴 申请人:河北科技大学