专利名称：包装秤控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种包装秤控制器，尤其是一种用于包装袋的进料、夹袋控制的包装秤的称重显示控制装置。
现有的称重显示仪一般只有称重电路，没有控制电路，功能单一，它只能对秤台的称重进行简单的显示，至于秤台上的包装袋是否可以进料，何时进料，而当料重达设定值时，夹袋装置是否可以封包装袋，这些功能它都无法进行控制。随着称重要求的不断提高，人们一直在探索研究智能化的称重显示仪，近来市场上出现了可用于系统控制的称重显示仪，它不仅能实现称重，而且通过外接PLC还可以控制外部执行机构动作，例如控制进料装置和夹袋装置动作，但它也存在一些不足对外部执行单元进行控制时，不能直接驱动执行单元，需外接PLC模块，而PLC模块与显示仪是两个独立的模块，同时该显示仪的输入/输出电路为TTL电平，一方面容易受到外界的干扰，另一方面驱动负载的能力也很差。
本实用新型的目的是提供一种可以直接驱动执行单元、带载能力强、抗干扰能力强、可靠性高且使用成本更低的包装秤控制器。
实现本实用新型目的的技术方案是一种包装秤控制器，包括有内置包装控制程序的中央控制单元，均与其连接的开关电源模块、A/D转换模块以及显示和键盘接口模块，它还包括有与中央控制单元连接的逻辑输入/输出模块。
所述逻辑输入/输出模块是主要由多个电耦构成的光耦隔离电路。
采用上述技术方案的本实用新型具有积极效果由于在本实用新型中设有逻辑输入/输出电路，且该逻辑输入/输出电路采用光耦隔离电路，外界干扰信号被光耦隔离，有效地阻止了外界对本实用新型的干扰；通过光耦隔离电路，可以直接驱动执行单元，带载能力强；减少了控制环节，增加了本实用新型的可靠性，同时也降低了成本。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型电路结构框图；图2是本实用新型中央控制单元结构框图；图3是本实用新型中央控制单元电原理图；图4是本实用新型实施例的开关电源电原理图；图5是本实用新型实施例的A/D转换模块的电原理图；图6是本实用新型实施例显示和键盘接口模块的电原理图；图7是本实用新型串行输入/输出模块的电原理图；图8是本实用新型实施例输入/输出模块的电原理图9是本实用新型实施例输入/输出模块中的一路输入口电路图；图10是本实用新型实施例输入/输出模块中的一路输出口电路图；图11是本实用新型实施例使用状态参考图；图12是本实用新型工作流程框图。
图1所示的包装秤控制器，包括有内置包装控制程序的中央控制单元1，均与其连接的开关电源模块2、A/D转换模块3、显示和键盘接口模块4以及与中央控制单元1连接的逻辑输入/输出模块5。在具体实施时，本实用新型的中央控制单元1还可以外接串行输入/输出模块6。
由图2和图3可知所述中央控制单元1包括有微处理单元11，均与其连接的实时时钟单元12、看门狗电路单元13和存贮单元14。它主要用于对接收的数据进行处理并发出相应的控制命令。其中微处理单元11主要由单片机U1及其外围电路构成，U1可以采用型号是P51XA-S30KBBA的16位51系列的单片机；实时时钟单元12主要由集成芯片U4及其外围电路构成，U4的型号是RTC4543。看门狗电路单元13主要由集成芯片U5及其外围电路构成，U5的型号是MAX693。存贮单元14主要由静态RAMU8、Flash ROM U6和U7、E2PROM U20及各自的外围电路构成，其中U8、U6、U7和U20的可以采用的型号分别是W24010、29F040、29F040和93C56，与RAMU8、ROMU6和U7等连接的数据锁存器U2可以采用的型号是74HC573，地址译码器U3可以采用的型号是74HC138，就这几部分相对独立的电路而言，均是公知的常规支术。为了可靠选通逻辑输入/输出模块5的信号，单片机U1还接有输入选通和输出选通电路，输入选通电路主要由集成芯片U9和U10构成，输出选通电路主要由集成芯片U15和U17构成，其中U9、U10、U15和U17可以采用的型号分别是74HC374、74HC374、74HC239、74HC239。中央控制单元1与外部的A/D转换模块3、显示和键盘接口模块4、串行输入/输出模块6均采用串行连接方式，因此采用串行控制芯片U18进行串行口扩展，U18可以采用的型号是16C552。
由图4可知，所述开关电源模块2主要由开关电源集成芯片U21、光耦O1和脉冲变压器T1构成。这是一个开关电源集成芯片U21的典型应用电路，其中U1的型号是TOP223，它有五路输出电压，输出电压分别是24V、35V、11V、5V和3.3V，它为本实用新型的其它各部分电路提供相应的工作电压。这种开关电源可靠性高，输出电压稳定，带载能力强。在本实施列中，也可以采用其它公知的开关电源模块。
由图5可知所述A/D转换模块3采用独立模块化设计，并使其与中央控制单元1串行连接，它主要由单片机处理电路31和依次连接的运算放大电路、模拟滤波电路以及A/D转换电路构成。A/D转换电路的输出接单片机处理电路31的输入口。单片机处理电路31主要由单片机U30及外围ROM、RAM路构成，单片机U300、地址锁存器U309、RAM、EPROM、E2PROM采用的型号分别是80C32、74HC373、6118、27C512和93C46；A/D转换电路主要由模拟开关U301、U302,A/D转换电路33由ADC芯片U308及相应外围电路构成，其中U301、U302和U308的可以采用型号分别是74HC4053、74HC4053和Melsi2。这部分电路用于将外界传感器输出的模拟量转化成数字量，并对传感器输入的信号进行直接处理，而后将处理结果以串行通行方式送给中央控制单元。因此数据处理速度快且精度高，减轻了本实用新型中央控制单元1的负担，同时可以单独工作，维修、更换比较方便，不会影响中央控制单元1的工作。具体工作原理同常规模/数转换电路。
由图6可知所述显示和键盘接口模块4也采用模块化设计，并使其与中央控制单元1串行连接。它主要由单片机U401及其外围电路、键盘和显示器构成，单片机可以采用的型号是80C32。所以显示和键盘接口模块4也具有独立的数据输入处理及显示功能，减轻了中央控制单元1中的CPU的负担，便于升级、更换显示方式。本实施例中的键盘采用4×6矩阵式键盘，显示器采用荧光数码管(VFD)。
本实施例中，还包括有与中央控制单元1中的CPU连接的串行输入/输出模块6。由图7可知，所述串行输入/输出模块6主要由串行通讯接口芯片U601、U602及其外围电路和电流环信号输入输出电路构成。其中U601的型号是75LS180，通过其可以将信号转化成标准的RS485信号与外围终端串行连接，U602的型号是MAX232，通过其将信号转化成标准的RS232，电流环信号输入电路由光耦U603，五个非门U14，两个与门U19构成，电流环信号输出电路是主要是由Q1、Q2构成的放大电路，主要用于和外围打印设备或PC服务器连接。
所述逻辑输入/输出模块5主要由多个光耦构成的光耦隔离电路，见图8。在这部分电路和CPU中的程序共同作用下，可以代替已有技术的PLC电路，从而使本实用新型可以直接驱动执行单元，不仅提高了本实用新型的可靠性，而且降低了成本。由图9可知，所述输入口电路由光耦和并接在发光二极管两端的保护二极管构成，外界信号通过输入口的光耦送入CPU处理。外界干扰信号经过光耦隔离，无法进入CPU电路，其抗干扰能力增强了。由图10可知，所述输出口电路由光耦和与光耦的光电三极管的发射极连接的起信号放大作用的三极管T，以及并接在三极管T的发射极与集电极之间的稳压管构成。CPU发出控制信号通过输出口光耦隔离，并经过T放大、稳压管稳压后驱动执行单元，因此驱动负载能力得到增强，可靠性更高。
上述所说的本实用新型的各部分单元电路也可以用其它相关的功能一致的模块单元替代。
由图11可知，实施例中的包装秤的执行装置包括料位计71、放料仓72、放料装置73、进料阀门74、称重传感器75和夹袋装置76，这些技术及它们的连接技术均是现有技术。本实用新型实施时，以上执行装置的电信号输入输出端均和本实用新型8的逻辑输入/输出模块5的相应端口连接，这种连接是常规技术。本实用新型的工作原理如下当外部信号即称重传感器输出的信号输入到A/D转换模块3，由于A/D转换模块3相对独立，可以对外部输入的信号进行数据处理，把重量信号转换成与其相应的A/D读数，通过串行口把此数据输入到中央控制单元1，由中央控制单元1对数据再进行处理并转换成对应的重量值，一方面以串行通讯方式驱动显示和键盘接口模块4工作，显示出重量值，另一方面通过串行输入/输出模块6进行数据打印、汇总等。
本实用新型包装控制的工作流程见图12第一步本实用新型A/D转换模块3接收到称重传感器75的信号后判断是否为空秤状态，不为空则自动清零。
第二步中央控制单元1输出进料信号，打开进料阀门74，开始进料。等放料仓72满后，料位计71输出料仓满信号，该控制器8接收到该信号后，关闭进料阀门74，停止进料。
第三步中央控制单元1通过逻辑输入输出模块5相应端口输出夹袋信号，控制夹袋装置76动作，并判断夹袋是否到位。
第四步夹袋过程完成后，A/D转换模块3自动完成去皮功能。
第五步启动放料装置，放料装置有快、中、慢速三档。首先是快速进料，根据称重传感器75输出的重量信号判断是否达到快速放料值，若已达到，则信号控制放料装置73切换到中速放料，并开始中速放料。根据称重传感器75输出的重量信号判断是否达到中速放料值，若已达到，则输出信号控制放料装置73切换到慢速放料。并开始以慢速放料。根据称重传感器75的重量信号判断是否达到(目标值-提前量值)，若已达到，则输出信号关闭放料装置73。
第六步判断重量是否在误差范围内，若重量有效，则将包装数据打印输出，同时保存在本实用新型的数据库中，以便今后输出报表和汇总。
第七步中央控制单元1通过逻辑输入/输出模块5的相应端口发出松袋信号，夹袋装置松开。
第八步A/D转换模块自动清除皮重值。
第九步根据本次包装的结果，自动调整包装参数。
第十步进入下一次包装过程。
本实用新型实现了PLC与仪表的一体化，能直接驱动执行单元动作，带载能力强、抗干扰能力得到增强、可靠性高且降低了成本。
权利要求1.一种包装秤控制器，包括有内置包装控制程序的中央控制单元(1)，均与其连接的开关电源模块(2)、A/D转换模块(3)以及显示和键盘接口模块(4)，其特征在于它还包括有与中央控制单元(1)连接的逻辑输入/输出模块(5)。
2.根据权利要求1所述的包装秤控制器，其特征在于所述中央控制单元(1)包括有微处理单元(11)，均与其连接的实时时钟单元(12)、看门狗电路单元(13)和存贮单元(14)。
3.根据权利要求1所述的包装秤控制器，其特征在于开关电源模块(2)主要由电源集成芯片U1、光耦O1、可调稳压管U2和脉冲变压器T1构成。
4.根据权利要求1所述的包装秤控制器，其特征在于所述A/D转换模块(3)与中央控制单元(1)串行连接，主要由单片机处理电路(34)和依移连接的运算放大电路(31)、模拟滤波电路(33)以及A/D转换电路(33)构成，A/D转换电路(33)的输出接单片机处理电路(34)的输入端。
5.根据权利要求1所述的包装秤控制器，其特征在于所述显示和键盘接口模块(4)与中央控制单元(1)串行连接，主要由单片机U401及其外围电路、键盘和显示器构成。
6.根据权利要求1所述的包装秤控制器，其特征在于逻辑输入/输出模块(5)主要由多个光耦构成的光耦隔离电路。
7.根据权利要求1所述的包装秤控制器，其特征在于还包括有与中央控制单元(1)连接的串行输入/输出模块(6)，所述串行输入/输出模块(6)主要由串行通讯接口芯片和电流环信号输入输出电路构成。
专利摘要一种包装秤控制器,包括有内置包装控制程序的中央控制单元,均与其连接的开关电源模块、A/D转换模块以及显示和键盘接口模块,它还包括有与中央控制单元连接的逻辑输入/输出模块。本实用新型可以直接驱动执行单元,带载能力强,抗干扰能力强,可靠性高且使用成本更低。
文档编号G01G11/00GK2450643SQ0024099
公开日2001年9月26日 申请日期2000年11月11日 优先权日2000年11月11日
发明者谢江, 林志铁, 王树君 申请人:梅特勒－托利多常州衡器有限公司