畢業(yè)設(shè)計(jì)四點(diǎn)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)

1、高職部 畢業(yè)設(shè)計(jì) 作 者： 吳青山 學(xué) 號(hào)：30U30099222 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械制造與自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)自0992 題 目： 四點(diǎn)稱(chēng)重機(jī)構(gòu) 指導(dǎo)者： 2012 年 05 月摘 要本次主要是轉(zhuǎn)輪式四點(diǎn)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)，它是JHA焊條生產(chǎn)線(xiàn)在線(xiàn)包裝的重要部分。在本次設(shè)計(jì)中，主要是了解機(jī)械包裝機(jī)械和設(shè)計(jì)四點(diǎn)稱(chēng)重裝置，稱(chēng)重控制系統(tǒng)的性能對(duì)計(jì)量的精確度起著決定性的作用。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本著從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，選用了CAD、CAXA并結(jié)合轉(zhuǎn)輪等相關(guān)類(lèi)資料對(duì)機(jī)構(gòu)的整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)設(shè)計(jì)。 除此之外，本文介紹了轉(zhuǎn)輪式四點(diǎn)機(jī)構(gòu)的原理、結(jié)構(gòu)、分類(lèi)以及其他相關(guān)部件的基本結(jié)構(gòu)、特征，以及各傳動(dòng)原理結(jié)構(gòu)圖與外觀(guān)圖。文中

2、重點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)輪式四點(diǎn)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析并畫(huà)出了整體零件圖與結(jié)構(gòu)圖。在介紹轉(zhuǎn)輪式四點(diǎn)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)過(guò)程中涉及到了轉(zhuǎn)輪式四點(diǎn)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)等，通過(guò)轉(zhuǎn)輪式四點(diǎn)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，分析出了其傳動(dòng)關(guān)系，介紹了零件圖的各個(gè)結(jié)構(gòu)，以結(jié)構(gòu)圖的形式展現(xiàn)出了轉(zhuǎn)輪式四點(diǎn)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式等。關(guān)鍵詞 ：包裝機(jī)械 傳感器 轉(zhuǎn)輪式四點(diǎn)稱(chēng)重結(jié)構(gòu) 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2009級(jí)專(zhuān)科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄一 引 言31. 課題研究背景及意義32 研究現(xiàn)狀33 論文主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)44 論文組織結(jié)構(gòu)5二.包裝機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史62.1發(fā)展趨勢(shì)72.2作用82.3分類(lèi)10三.傳感器133.1壓力傳感器原理133.2傳感器變送器基礎(chǔ)知識(shí)143.

3、3傳感器的靜態(tài)特性163.4傳感器的動(dòng)態(tài)特性163.5傳感器的線(xiàn)性度173.6傳感器的靈敏度173.7傳感器的分辨力173.8電阻式傳感器183.9電阻應(yīng)變式傳感器183.10壓阻式傳感器18311熱電阻傳感器18四 稱(chēng)重系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)204.1 稱(chēng)重系統(tǒng)基本工作原理204.2 稱(chēng)重系統(tǒng)模塊方案設(shè)計(jì)204.3 設(shè)計(jì)方案總結(jié)23五稱(chēng)重系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)245.1 稱(chēng)重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)255.2 結(jié)論26結(jié) 論26參 考 文 獻(xiàn)27致 謝28一 引 言1. 課題研究背景及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)日益繁榮，人民生活水平要求越來(lái)越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之

4、日益提高，消費(fèi)水平日益增長(zhǎng)，高精度¸小包裝商品因包裝包裝精巧，攜帶和使用方便，深受人們的歡迎，市場(chǎng)需求量越來(lái)越大。在大包裝商品中常采用計(jì)數(shù)式的計(jì)量方式，但是由于產(chǎn)品中單個(gè)的質(zhì)量不一定相等，故采用稱(chēng)重式的計(jì)量方式。于此同時(shí)科技的迅速發(fā)展和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代電子技術(shù)的提高，給傳統(tǒng)的電子測(cè)量技術(shù)帶來(lái)了巨大的沖擊和影響。常規(guī)的測(cè)試儀器儀表和控制裝置被更先進(jìn)的儀器所取代，使得傳統(tǒng)的電子測(cè)量?jī)x器在原理、功能、精度及自動(dòng)化水平等方面發(fā)生了巨大變化，并相應(yīng)的的出現(xiàn)了各種各樣的智能儀器控制系統(tǒng)，使得科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用工程的自動(dòng)化程度顯著提高通過(guò)分析近年來(lái)稱(chēng)重產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，計(jì)量稱(chēng)重總的發(fā)展趨勢(shì)

5、是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向于速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱(chēng)重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。2 研究現(xiàn)狀20世紀(jì)前期，我國(guó)的衡器制造業(yè)主要以杠桿原理的機(jī)械式為主，20世紀(jì)后期，我國(guó)的衡器不斷發(fā)展，由過(guò)去的全機(jī)械式進(jìn)入機(jī)電結(jié)合式，在幾十年的發(fā)展和完善中，發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國(guó)電子衡器的檢測(cè)試驗(yàn)手段和技術(shù)裝備基本達(dá)到國(guó)際90年代中期的水平。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子秤重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重技術(shù)向動(dòng)態(tài)稱(chēng)重技術(shù)發(fā)展；計(jì)量方法從模擬量向數(shù)字量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別

6、是對(duì)動(dòng)態(tài)稱(chēng)重和快速稱(chēng)重的研究與應(yīng)用。就總體而言，我國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距。其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進(jìn)、工藝裝備與測(cè)試儀表老化、開(kāi)發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。眾所周知，傳統(tǒng)的量具是桿秤或盤(pán)秤，20世紀(jì)70年代開(kāi)始出現(xiàn)電子秤。早期的電子秤多數(shù)通過(guò)模擬電路實(shí)現(xiàn)，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展數(shù)字芯片價(jià)格逐漸下降，模擬控制已逐步被數(shù)字控制所替代，電子秤的設(shè)計(jì)也大都以微處理器為核心，使精度和可靠性都有了明顯提高。由于小型商用電子秤運(yùn)算不太復(fù)雜，所以用8位微處理器即可滿(mǎn)足要求。計(jì)量秤重系統(tǒng)必須將多只傳感器的輸出進(jìn)行計(jì)算，才能得到完整準(zhǔn)確的稱(chēng)重結(jié)

7、果。從20世紀(jì)70年代的模擬串聯(lián)計(jì)算到80年代的模擬并聯(lián)計(jì)算，計(jì)算技術(shù)的發(fā)展大幅度即降低了生產(chǎn)的成本，又提高了可靠性和穩(wěn)定性。但是，模擬并聯(lián)計(jì)算也存在不足：如對(duì)傳感器的一致性要求較高、電子秤四角偏差調(diào)試復(fù)雜無(wú)法對(duì)單個(gè)傳感器進(jìn)行檢測(cè)等。目前，解決上述問(wèn)題的最好方法是采用數(shù)字計(jì)算或數(shù)?；旌嫌?jì)算。由于信號(hào)放大器成本的不斷下降及AD轉(zhuǎn)換器性能的大幅度提高，數(shù)字計(jì)算無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)濟(jì)上都進(jìn)入了實(shí)用階段。計(jì)量裝置向提高精度和降低成本方向發(fā)展的趨勢(shì)，引起了對(duì)低成本、高性能模擬信號(hào)處理器件需求的增加。目前在全自動(dòng)包裝中大多數(shù)計(jì)量裝置都采用容積式計(jì)量，稱(chēng)重式計(jì)量和計(jì)數(shù)式計(jì)量。在這幾種計(jì)量方式中，容積式計(jì)量裝

8、置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，適用性廣泛。對(duì)于計(jì)量不要求很精確時(shí)，常采用容積式計(jì)量裝置。相對(duì)容積式計(jì)量裝置來(lái)說(shuō)，稱(chēng)重式計(jì)量裝置生產(chǎn)效率高，精度也較高。適用于比重變化較大的物料，在計(jì)量精度要求較高的生產(chǎn)線(xiàn)上，皮帶秤與容積式計(jì)量結(jié)合使用，能使計(jì)量精度進(jìn)一步提高。計(jì)數(shù)計(jì)量適用于固定形狀的塊狀或顆粒狀物料。3 論文主要內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)稱(chēng)重系統(tǒng)利用四只JX-2懸臂梁式傳感器制作一軌道秤。四只傳感器并聯(lián)入變送器，變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)4-20mA信號(hào)接入PLC系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換模塊，通過(guò)PLC程序控制半成品裝框過(guò)程的線(xiàn)性測(cè)量。在控制臺(tái)設(shè)定裝框調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。2800-3200KG做四檔梯次調(diào)節(jié)。 利用傳感器測(cè)量橋式電路的壓差，

9、采用差分放大電路放大壓差信號(hào)，使其達(dá)到可使單片機(jī)識(shí)別的電壓，通過(guò)單片機(jī)的處理并顯示出來(lái)。 預(yù)期目標(biāo)：正確的設(shè)計(jì)稱(chēng)重系統(tǒng)方案，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)要求的控制算法。設(shè)計(jì)完成一種具有響應(yīng)快、精確度高、穩(wěn)定性好的稱(chēng)重系統(tǒng)。 4 論文組織結(jié)構(gòu)具體章節(jié)安排如下：第1章介紹了本課題的研究背景、研究意義與研究現(xiàn)狀，本論文的主要研究?jī)?nèi)容、所要解決的問(wèn)題及最終所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。第2章概述了本課題部分知識(shí)的理論基礎(chǔ)，對(duì)包裝機(jī)械進(jìn)行了介紹。重點(diǎn)學(xué)習(xí)包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)和作用。第3章介紹了傳感器的原理和分類(lèi)，并對(duì)傳感器進(jìn)行了說(shuō)明。第4章介紹了稱(chēng)重系統(tǒng)模塊的軟件設(shè)計(jì)，對(duì)程序流程設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明，并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。第5章對(duì)完成

10、稱(chēng)重系統(tǒng)的制作，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試并總結(jié)。二.包裝機(jī)械發(fā)展簡(jiǎn)史中國(guó)包裝機(jī)械起步較晚，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，中國(guó)包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為中國(guó)包裝工業(yè)快速發(fā)展提供了有效的保障，有些包裝機(jī)械填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，已能基本滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品還有出口。但在目前，中國(guó)包裝機(jī)械出口額還不足總產(chǎn)值的5%，進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相去甚遠(yuǎn)。中國(guó)包裝機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，中國(guó)包裝機(jī)械品種只有1300多種，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)產(chǎn)品，不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需求：產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀(guān)造型不美觀(guān)、表面處理粗糙，許多元器件質(zhì)量差，壽命短、可靠性低，影響了整體

11、產(chǎn)品的質(zhì)量；從企業(yè)狀況看，國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多；從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)看，中國(guó)還基本停留在測(cè)試仿制階段，自行開(kāi)發(fā)能力弱，缺少科研生產(chǎn)中試基地，科研經(jīng)費(fèi)僅占銷(xiāo)售額的1%，而國(guó)外高達(dá)8-10%。中國(guó)包裝機(jī)械的技術(shù)水平相較于先進(jìn)國(guó)家的整體技術(shù)水平落后20年，在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、服務(wù)等方面的競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。 包裝機(jī)械目前，在包裝行業(yè)不斷發(fā)展的前提下，可以看到包裝機(jī)械行業(yè)中矛盾重重，企業(yè)無(wú)法應(yīng)對(duì)形勢(shì)的變化，行業(yè)發(fā)展思想觀(guān)念與形勢(shì)發(fā)展不相適應(yīng)；技術(shù)創(chuàng)新能力弱，工藝技術(shù)進(jìn)展緩慢，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)還沒(méi)有從根本上擺脫仿研跟蹤的局面，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、效益提升仍然主要靠規(guī)

12、模拉動(dòng)。此外，還存在一些包裝機(jī)械企業(yè)管理粗放，精細(xì)化管理尚未實(shí)現(xiàn)；市場(chǎng)意識(shí)、競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)、憂(yōu)患意識(shí)不強(qiáng)，服務(wù)市場(chǎng)、服務(wù)客戶(hù)的意識(shí)以及發(fā)展的緊迫感、責(zé)任感不強(qiáng)，一些包裝機(jī)械企業(yè)對(duì)人的認(rèn)識(shí)和使用與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律之間不相適應(yīng)等現(xiàn)象。面對(duì)不利因素，最緊迫的是改變包裝機(jī)械行業(yè)中各企業(yè)的發(fā)展方式，企業(yè)要站在新的起點(diǎn)上去審視和解決好以上的矛盾和問(wèn)題，轉(zhuǎn)變發(fā)展理念，強(qiáng)化自主創(chuàng)新，增強(qiáng)市場(chǎng)意識(shí)，大力推進(jìn)國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械行業(yè)發(fā)展。要改變包裝機(jī)械行業(yè)現(xiàn)狀，促進(jìn)包裝機(jī)械的發(fā)展，行業(yè)在大步前進(jìn)的同時(shí)要注意包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各種食品加工品的出現(xiàn)，對(duì)包裝技術(shù)和包裝設(shè)備都提出了新的要求，包裝機(jī)械在流通領(lǐng)

13、域中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。目前包裝機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，而高度自動(dòng)化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包裝設(shè)備越來(lái)越受到行業(yè)的青睞。現(xiàn)在工藝流程自動(dòng)化程度越來(lái)越高。目前自動(dòng)化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線(xiàn)中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設(shè)備的柔性和靈活性，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動(dòng)作。每個(gè)機(jī)械手均由單獨(dú)的電腦控制，攝像機(jī)監(jiān)控包裝動(dòng)作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動(dòng)作幅度，保證包裝的質(zhì)量。不久包裝機(jī)械即將創(chuàng)新新興行業(yè)。目前國(guó)外包裝和食品機(jī)械水平高的國(guó)家主要有美國(guó)、德國(guó)、日本、意大利和英國(guó)等。而德國(guó)的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位。 2.1發(fā)展趨勢(shì)目前，中國(guó)已經(jīng)成為

14、世界最大的商品生產(chǎn)和出口大國(guó)，與此同時(shí)，全球的目光也聚焦在發(fā)展最快、規(guī)模最大、最具潛力的中國(guó)包裝市場(chǎng)。盡管?chē)?guó)內(nèi)包裝機(jī)械市場(chǎng)前景廣闊，但諸如單機(jī)自動(dòng)化、穩(wěn)定性和可靠性差、外觀(guān)造型不美觀(guān)、壽命短等問(wèn)題也使國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械產(chǎn)品飽受詬病。 安全檢測(cè)技術(shù)：安全在任何一個(gè)行業(yè)都是第一關(guān)鍵詞，在包裝行業(yè)更是如此。在食品行業(yè)，安全檢測(cè)技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速。目前，食品安全在包裝機(jī)械上的體現(xiàn)不只局限在簡(jiǎn)單的物理參數(shù)的范圍，同時(shí)也要關(guān)注食品的顏色、原料等因素。包裝機(jī)械應(yīng)用的范圍在擴(kuò)大，這樣不斷地為機(jī)械廠(chǎng)家以及自動(dòng)化產(chǎn)品供應(yīng)商提出新的要求。 運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)：運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展十分迅速，但是在包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展動(dòng)力卻顯得

15、上升乏力。運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品及技術(shù)在包裝機(jī)械上的作用主要是達(dá)到精確的位置控制和嚴(yán)格的速度同步的要求，主要用于裝卸、輸送、打標(biāo)、碼垛、卸垛等工序。李教授認(rèn)為運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是區(qū)別高、中、低端包裝機(jī)械的關(guān)鍵因素之一，也是我國(guó)包裝機(jī)械升級(jí)的技術(shù)支撐。 柔性化生產(chǎn)：目前，各大企業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短。據(jù)了解，化妝品生產(chǎn)，一般可達(dá)到三年一變，甚至一個(gè)季度一變，同時(shí)生產(chǎn)量又相對(duì)較大，所以對(duì)包裝機(jī)械的柔性與靈活性提出了很高的要求：即包裝機(jī)械的壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽命周期。因?yàn)?，只有這樣才能符合產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的要求。要從三個(gè)方面考慮柔性化的概念：量的靈活性、構(gòu)造的靈活性以及供貨的靈活性。 制

16、造執(zhí)行系統(tǒng)：近幾年來(lái)，集成技術(shù)在包裝行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。包裝機(jī)械設(shè)備種類(lèi)較多，這就使得不同廠(chǎng)商的產(chǎn)品接口對(duì)接、設(shè)備與工控機(jī)、信息與設(shè)備之間的傳輸方式遇到了很大難題。在這種情況下，包裝企業(yè)轉(zhuǎn)而向制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）尋求解決方案。 2.2作用包裝是產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域的必要條件，而實(shí)現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機(jī)械。隨著時(shí)代的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，包裝機(jī)械在包裝領(lǐng)域中正起著越來(lái)越大的作用，其主要作用有以下幾點(diǎn)： (1)可大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率滑臺(tái)式吸塑封口機(jī)機(jī)械包裝比手工包裝快得多，如糖果包裝，手工包糖1min只能包十幾塊，而糖果包裝機(jī)每分鐘可達(dá)數(shù)百塊甚至上千塊，提高效率數(shù)十倍。 (2)能有效地保證包裝質(zhì)量機(jī)械

17、包裝可根據(jù)包裝物品的要求，按照需要的形態(tài)、大小，得到規(guī)格一致的包裝物，而手工包裝是無(wú)法保證的。這對(duì)出口商品尤為重要，只有機(jī)械包裝，才能達(dá)到包裝規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化，符合集合包裝的要求。 吸管包裝機(jī)械(3)能實(shí)現(xiàn)手工包裝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的操作有些包裝操作，如真空包裝、充氣包裝、貼體包裝、等壓灌裝等，都是手工包裝無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，只能用機(jī)械包裝實(shí)現(xiàn)。 (4)可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件手工包裝的勞動(dòng)強(qiáng)度很大，如用手工包裝體積大、重量重的產(chǎn)品，既耗體力，又不安全；而對(duì)輕小產(chǎn)品，由于頻率較高，動(dòng)作單調(diào)，易使工人得職業(yè)病。折盒機(jī) (5)有利于工人的勞動(dòng)保護(hù)對(duì)于某些嚴(yán)重影響身體健康的產(chǎn)品，如粉塵嚴(yán)重、有毒的產(chǎn)品，有刺激性、放

18、射性的產(chǎn)品，用手工包裝難免危害健康，而機(jī)械包裝則可避免，且能有效地保護(hù)環(huán)境不被污染。 (6)可降低包裝成本，節(jié)省貯運(yùn)費(fèi)用對(duì)松散產(chǎn)品，如棉花、煙葉、絲、麻等，采用壓縮包裝機(jī)壓縮打包，可大大縮小體積，從而降低包裝成本。同時(shí)由于體積大為縮小，節(jié)省倉(cāng)容，減少保管費(fèi)用，有利于運(yùn)輸。 (7)能可靠地保證產(chǎn)品衛(wèi)生某些產(chǎn)品，如食品、藥品的包裝，根據(jù)衛(wèi)生法是不允許用手工包裝的，因?yàn)闀?huì)污染產(chǎn)品，而機(jī)械包裝避免了人手直接接觸食品、藥品，保證了衛(wèi)生質(zhì)量。 (8)可促進(jìn)相關(guān)工業(yè)的發(fā)展包裝機(jī)械是一門(mén)綜合性科學(xué)，它涉及到材料、工藝、設(shè)備、電子、電器、自動(dòng)控制等多種學(xué)科，要求各相關(guān)學(xué)科同步、協(xié)調(diào)地發(fā)展，任何學(xué)科的問(wèn)題都將影響

19、包裝機(jī)械的整體性能。因此，包裝機(jī)械的發(fā)展將有力地促進(jìn)相關(guān)學(xué)科的進(jìn)步。 另外，為適應(yīng)包裝機(jī)械高速包裝的需要，其相關(guān)的前后工序也勢(shì)必與之適應(yīng)，也就推動(dòng)了相關(guān)工序的同步發(fā)展。 2.3分類(lèi)包裝機(jī)械有多種分類(lèi)方法。按功能可分為單功能包裝機(jī)和多功能包裝機(jī)；按使用目的可分為內(nèi)包裝機(jī)和外包裝機(jī)；按包裝品種又可分為專(zhuān)用包裝機(jī)和通用包裝機(jī)；按自動(dòng)化水平分為半自動(dòng)機(jī)和全自動(dòng)機(jī)等。表為包裝機(jī)械的分類(lèi)。 包裝機(jī)械的種類(lèi)繁多，分類(lèi)方法很多。從不同的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)可有多種，按產(chǎn)品狀態(tài)分，有液體、塊狀、散粒體包裝機(jī)；按包裝作用分，有內(nèi)包裝、外包包裝機(jī)；按包裝行業(yè)分，有食品、日用化工、紡織品等包裝機(jī)；按包裝工位分，有單工位、多工位包

20、裝機(jī)；按自動(dòng)化程度分，有半自動(dòng)、全自動(dòng)包裝機(jī)等。 包裝機(jī)械的分類(lèi)方法還有許多，各種分類(lèi)方法各有其特點(diǎn)及適用范圍，但均有其局限性。從國(guó)際上包裝機(jī)械總的情況來(lái)看，比較科學(xué)的分類(lèi)方法是按其主要功能進(jìn)行分類(lèi)，它能抓住事物的本質(zhì)。其基本分類(lèi)如下： (1) 充填機(jī) 充填機(jī)是將精確數(shù)量的包裝品裝入到各種容器內(nèi)的包裝機(jī)。其主要種類(lèi)有： 容積式充填機(jī)。包括量杯式、插管式、柱塞式、料位式、螺桿式、定時(shí)式充填機(jī)。 稱(chēng)重式充填機(jī)。包括間歇稱(chēng)重式、連續(xù)稱(chēng)重式、稱(chēng)重離心等分式等充填機(jī)。 計(jì)數(shù)式充填機(jī)。包括單件計(jì)數(shù)式、多件計(jì)數(shù)式充填機(jī)。 (2)封口機(jī) 封口機(jī)是將充填有包裝物的容器進(jìn)行封口的機(jī)械，其主要種類(lèi)有： 無(wú)封口材料封

21、口機(jī)。包括熱壓式、冷壓式、熔焊式、插合式、折疊式等封口機(jī)。 有封口材料封口機(jī)。包括旋合式、滾紋式、卷邊式、壓合式等封口機(jī)。 有輔助封口材料封口機(jī)。包括膠帶式、粘結(jié)式、釘合式、結(jié)扎式、縫合式等封口機(jī)。 (3)裹包機(jī) 裹包機(jī)是用柔性的包裝材料，全部或部分地將包裝物裹包起來(lái)的包裝機(jī)。 其主要種類(lèi)有： 全裹式裹包機(jī)。包括扭結(jié)式、覆蓋式、貼體式、接縫式等裹機(jī)。 半裹式裹包機(jī)。包括折疊式、收縮式、拉伸式、纏繞式等裹機(jī)。 (4)多功能包裝機(jī) 這類(lèi)包裝機(jī)具有兩種或兩種以上的功能。其主要種類(lèi)有： 全自動(dòng)枕式包裝機(jī)充填封口機(jī)。它具有充填、封口兩種功能。 成型充填封口機(jī)。它具有成型、充填、封口三種功能。成型的種類(lèi)有

22、袋成型、瓶成型、箱盒成型、泡罩成型、熔融成型等。 定型充填封口機(jī)。它具有定型、充填、封口功能。定型方式 雙面封箱機(jī)。它能同時(shí)封上蓋和下底兩個(gè)面。封箱時(shí)，箱子可側(cè)放或立放。 按膠帶所封位置和條數(shù)分類(lèi)： I 型封箱機(jī)。它在箱子的上蓋和下底的外折頁(yè)接縫處用一條膠帶封合。這種封合，操作簡(jiǎn)單，但密封性較差。 H型封箱機(jī).它在I型封箱的基礎(chǔ)上，即在I型封合膠帶的兩端加封兩條膠帶，形如H,故稱(chēng)H型.它能增加箱子強(qiáng)度和密封性能，但成本較高. 按專(zhuān)用化程度分類(lèi) ：通用封箱機(jī).它能調(diào)節(jié)某些機(jī)構(gòu)以變換封箱機(jī)的有關(guān)尺寸，來(lái)適應(yīng)多種尺寸規(guī)格箱子的封箱，它適應(yīng)范圍較廣,是一種普遍使用的封箱機(jī). 專(zhuān)用封箱機(jī).它只能封合某一

23、種規(guī)格尺寸的箱子，封箱速度快，適用大批量封箱作業(yè). 臺(tái)灣半自動(dòng)糊箱機(jī)-包裝機(jī)械如下：隨機(jī)型封箱機(jī).它在規(guī)定的尺寸范圍內(nèi)，各有關(guān)機(jī)構(gòu)能自動(dòng)地變換，以適應(yīng)不同尺寸箱子的封箱需要，是一種自動(dòng)化程度很高的封箱機(jī). 三.傳感器3.1壓力傳感器原理壓力傳感器原理與應(yīng)用.壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱(chēng)為壓電傳感器?？茖W(xué)家根據(jù)晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)

24、，這就是所謂的極化效應(yīng)。這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳感器。壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過(guò)這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)完全消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)”）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微?。ㄒ簿驼f(shuō)壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，所以 已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。壓力傳感器原理在現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在

25、多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過(guò)外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。 壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車(chē)、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)

26、動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量槍炮子彈在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。壓力傳感器原理壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來(lái)的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場(chǎng)合能夠發(fā)揮它們獨(dú)特的用途。3.2傳感器變送器基礎(chǔ)知識(shí)3.2.1傳感器變送器（sensor or transduce

27、r）的定義傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。3.2.2傳感器的分類(lèi)傳感器的分類(lèi)可以用不同的觀(guān)點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類(lèi)：它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學(xué)效應(yīng))；它們的用途；它們的輸出信號(hào)類(lèi)型以及制作它們的材料和工藝等。 根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類(lèi) 傳感

28、器工作原理的分類(lèi)物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測(cè)信號(hào)量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測(cè)信號(hào)量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。 有些傳感器既不能劃分到物理類(lèi)，也不能劃分為化學(xué)類(lèi)。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎(chǔ)運(yùn)作的。化學(xué)傳感器技術(shù)問(wèn)題較多，例如可靠性問(wèn)題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價(jià)格問(wèn)題等，解決了這類(lèi)難題，化學(xué)傳感器的應(yīng)用將會(huì)有巨大增長(zhǎng)。 按照其用途，傳感器可分類(lèi)為：壓力敏和力敏傳感器，位置傳感器，液面?zhèn)鞲衅鳎芎膫鞲衅?，速度傳感器，熱敏傳感器，加速度傳感器，射線(xiàn)輻射傳感器，

29、振動(dòng)傳感器，濕敏傳感器，磁敏傳感器，氣敏傳感器，真空度傳感器，生物傳感器等。以其輸出信號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)可將傳感器分為： 模擬傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)。 數(shù)字傳感器將被測(cè)量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(hào)(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。 膺數(shù)字傳感器將被測(cè)量的信號(hào)量轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)或短周期信號(hào)的輸出(包括直接或間接轉(zhuǎn)換)。 開(kāi)關(guān)傳感器當(dāng)一個(gè)被測(cè)量的信號(hào)達(dá)到某個(gè)特定的閾值時(shí)，傳感器相應(yīng)地輸出一個(gè)設(shè)定的低電平或高電平信號(hào)。在外界因素的作用下，所有材料都會(huì)作出相應(yīng)的、具有特征性的反應(yīng)。它們中的那些對(duì)外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用來(lái)制作傳感器的敏感元件。從所應(yīng)用的材料觀(guān)點(diǎn)出發(fā)可將傳感器分

30、成下列幾類(lèi)：(1)按照其所用材料的類(lèi)別分金屬 聚合物 陶瓷 混合物 (2)按材料的物理性質(zhì)分 導(dǎo)體 絕緣體 半導(dǎo)體 磁性材料 (3)按材料的晶體結(jié)構(gòu)分 單晶 多晶 非晶材料 與采用新材料緊密相關(guān)的傳感器開(kāi)發(fā)工作，可以歸納為下述三個(gè)方向：(1)在已知的材料中探索新的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)，然后使它們能在傳感器技術(shù)中得到實(shí)際使用。 (2)探索新的材料，應(yīng)用那些已知的現(xiàn)象、效應(yīng)和反應(yīng)來(lái)改進(jìn)傳感器技術(shù)。(3)在研究新型材料的基礎(chǔ)上探索新現(xiàn)象、新效應(yīng)和反應(yīng)，并在傳感器技術(shù)中加以具體實(shí)施。 現(xiàn)代傳感器制造業(yè)的進(jìn)展取決于用于傳感器技術(shù)的新材料和敏感元件的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度。傳感器開(kāi)發(fā)的基本趨勢(shì)是和半導(dǎo)體以及介質(zhì)材料的應(yīng)用密

31、切關(guān)聯(lián)的。 按照其制造工藝，可以將傳感器區(qū)分為： 集成傳感器薄膜傳感器厚膜傳感器陶瓷傳感器 集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。 薄膜傳感器則是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。 厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。 陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。 完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之

32、間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。 每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。3.3傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫(huà)出的特性曲線(xiàn)來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線(xiàn)性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。3.4傳感器的動(dòng)態(tài)特性所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎?/p>

33、變化時(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。3.5傳感器的線(xiàn)性度通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線(xiàn)而非直線(xiàn)。在實(shí)際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線(xiàn)近似地代表實(shí)際的特性曲線(xiàn)、線(xiàn)性度（非線(xiàn)性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線(xiàn)的選取有多種方法。如將零輸入和滿(mǎn)量程輸出

34、點(diǎn)相連的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn)；或?qū)⑴c特性曲線(xiàn)上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線(xiàn)作為擬合直線(xiàn)，此擬合直線(xiàn)稱(chēng)為最小二乘法擬合直線(xiàn)。3.6傳感器的靈敏度靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化y對(duì)輸入量變化x的比值。它是輸出一輸入特性曲線(xiàn)的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線(xiàn)性關(guān)系，則靈敏度S是一個(gè)常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時(shí)，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時(shí)，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測(cè)量精度。但靈敏度愈高，測(cè)量范圍愈窄，穩(wěn)定

35、性也往往愈差。3.7傳感器的分辨力分辨力是指?jìng)鞲衅骺赡芨惺艿降谋粶y(cè)量的最小變化的能力。也就是說(shuō)，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，傳感器的輸出不會(huì)發(fā)生變化，即傳感器對(duì)此輸入量的變化是分辨不出來(lái)的。只有當(dāng)輸入量的變化超過(guò)分辨力時(shí)，其輸出才會(huì)發(fā)生變化。通常傳感器在滿(mǎn)量程范圍內(nèi)各點(diǎn)的分辨力并不相同，因此常用滿(mǎn)量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿(mǎn)量程的百分比表示，則稱(chēng)為分辨率。3.8電阻式傳感器電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱

36、電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。3.9電阻應(yīng)變式傳感器傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類(lèi)，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。3.10壓阻式傳感器壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。用作壓阻式傳感器的基片（或稱(chēng)膜片）材料主要為硅片

37、和鍺片，硅片為敏感 材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。311熱電阻傳感器熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線(xiàn)性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200+500范圍內(nèi)的溫度。四 稱(chēng)重系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)4.1 稱(chēng)重系統(tǒng)基本工作原理稱(chēng)重系統(tǒng)的主要工作原理是：將應(yīng)變片粘至金屬力臂上側(cè)，力臂上放置秤盤(pán)，重物放入秤盤(pán)時(shí)產(chǎn)生壓力，使應(yīng)變片發(fā)生形變從而產(chǎn)生電信號(hào)，

38、信號(hào)經(jīng)放大調(diào)理后傳至微控制器處理顯示。稱(chēng)重系統(tǒng)主要包括：橋式應(yīng)變傳感器、放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、顯示電路和電源管理電路等部分，圖2.1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案框圖4.2 稱(chēng)重系統(tǒng)模塊方案設(shè)計(jì) 整個(gè)硬件系統(tǒng)由五大模塊組成，下面以控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為依據(jù)就針對(duì)各模塊做具體的方案設(shè)計(jì)。4.2.1 主控制器模塊方案設(shè)計(jì)方案一：選用51系列單片機(jī)作為稱(chēng)重系統(tǒng)的主控制芯片，51系列單片機(jī)是8位微處理器，使用簡(jiǎn)單，價(jià)格低，但是本稱(chēng)重系統(tǒng)需要涉及到高速AD的數(shù)據(jù)處理，51系列單片機(jī)運(yùn)算速度達(dá)不到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，所以不采用整個(gè)硬件系統(tǒng)由五大模塊組成，下面以控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為依據(jù)就針對(duì)

39、各模塊做具體的方案設(shè)計(jì)。方案二：根據(jù)稱(chēng)重系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與主控制系統(tǒng)能完成的功能，選用單片機(jī)。MSP430F425單片機(jī)是一款16位單片機(jī)，運(yùn)算速度快，精度高，而且以MSP430F425單片機(jī)為主控制器的設(shè)計(jì)，可以更加容易使計(jì)算控制技術(shù)和測(cè)量技術(shù)結(jié)合在一起。故采用此方案。4.2.2 數(shù)據(jù)采集模塊方案設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊分為 3 個(gè)部分：稱(chēng)重傳感器、電壓放大器和 AD轉(zhuǎn)換器。 稱(chēng)重傳感器 傳感器是指能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。對(duì)非電量的自動(dòng)檢測(cè)與控制常以電信號(hào)為載體，因此狹義地說(shuō)傳感器是把被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成電量的器件或裝置。傳感器通常由敏感元件，轉(zhuǎn)換元件及轉(zhuǎn)換

40、電路組成。由于傳感器的精度高低，性能好壞直接影響到整個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的品質(zhì)和運(yùn)行狀態(tài)，因此對(duì)傳感器的要求是嚴(yán)格的，全面的。結(jié)構(gòu) 形式的選擇衡器使用若很濕潤(rùn)，有很多粉塵，則應(yīng)選擇密封形式較好的。若在有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合，則應(yīng)選用本質(zhì)安全型傳感器；若在高架稱(chēng)重系統(tǒng)中，則應(yīng)考慮安全及過(guò)載保護(hù)；若在高溫環(huán)境下使用，則應(yīng)選用有水冷卻護(hù)套的稱(chēng)重傳感器；若在高寒地區(qū)使用，則應(yīng)考慮采用有加溫裝置的傳感器。在形式選擇中，有一個(gè)要考慮的因素是：維修的便利與否及其所需費(fèi)用，即一旦稱(chēng)重系統(tǒng)出了毛病，能否很順利，很迅速的獲得維修器件。若不能做到則說(shuō)明形式選擇不夠合適。如要制作低形狀衡器，一般應(yīng)選懸臂梁式和輪輻式傳感器，若對(duì)形

41、狀要求不嚴(yán)，則可采用柱式傳感器。選用何種傳感器主要看衡器的結(jié)構(gòu)和使用環(huán)境前提。量程的選擇需要說(shuō)明的是:首先，在統(tǒng)一稱(chēng)重系統(tǒng)中，不主張選用額定容量不同的重傳感器，否則，系統(tǒng)沒(méi)法正常工作。再者，所謂變動(dòng)負(fù)荷（需稱(chēng)量的載荷）是指加于傳感器的真實(shí)負(fù)荷，若從秤臺(tái)到傳感器之間的力值傳遞過(guò)程中，有倍乘和衰減的機(jī)構(gòu)，（如杠桿機(jī)構(gòu)），則應(yīng)考慮其影響。其次，選擇傳感器的額定容量盡量符合生產(chǎn)廠(chǎng)家的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列中的值，否則，選用了非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，不但價(jià)格貴，而且損壞后難以替換。作為一般規(guī)則，可有:單傳感器靜態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，固定負(fù)荷（秤臺(tái)，容器等）+變動(dòng)負(fù)荷（需稱(chēng)量的載荷）所選用傳感器的額定載荷x70% 多傳感器靜態(tài)稱(chēng)重系統(tǒng)，

42、固定負(fù)荷（秤臺(tái)，容器等）+變動(dòng)負(fù)荷（需稱(chēng)量的載荷）所選用傳感器的額定載荷x70%x所配傳感器個(gè)數(shù)。其中70%的系數(shù)等于考慮振動(dòng)，沖擊，偏載等因素而加的。稱(chēng)重系統(tǒng)的稱(chēng)量值越接近傳感器的額定容量，則其稱(chēng)量正確度越高，但在實(shí)際使用中因?yàn)榇嬖诔芋w自重，皮重及振動(dòng)，沖擊，偏載等，因而不同稱(chēng)量系統(tǒng)所選用傳感器的量限的原則有很大的差別。稱(chēng)重傳感器由以下方案可以選擇：方案一：采用四片貼片電阻，自行搭建橋式電路。優(yōu)點(diǎn)是成本低，但是由于貼片需要的精度不能保證，那么傳感器的測(cè)量精度和穩(wěn)定性也不能保證。故此方案不宜采用。方案二：選用平行式測(cè)重傳感器LAA-H1，為全橋式電路形式。通過(guò)輸出稱(chēng)量重物時(shí)產(chǎn)生的壓差信號(hào)測(cè)量重

43、物的大小。特點(diǎn)是精度高、回零快、滯后小。適合小量貴重物品的測(cè)量和要求精度高的稱(chēng)量工具的制造。以上特點(diǎn)不適用于本設(shè)計(jì)，故不宜采用此方案。方案三：柱式應(yīng)變力傳感器的測(cè)量范圍寬、精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，一般電阻應(yīng)變片響應(yīng)時(shí)間為10-7s結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，體積小，重量輕；品種多，價(jià)格低，耐惡劣環(huán)境；易于集成化和智能化。應(yīng)變式傳感器被廣泛應(yīng)用于應(yīng)變、荷重、壓力和加速度等機(jī)械量的測(cè)量。故該方案可以采用。（2）電壓放大器電壓放大器的設(shè)計(jì)有以下幾種方案可以采用： 方案一：利用普通低溫漂運(yùn)算放大器構(gòu)成多級(jí)放大器。但是普通低溫漂運(yùn)算放大器所構(gòu)成多級(jí)放大器會(huì)引入大量噪聲。而AD轉(zhuǎn)換器需要很高的精度，幾毫伏大小的干擾信

44、號(hào)就會(huì)直接影響到最后的測(cè)量精度。所以，此方案不宜采用。方案二：由高精度低漂移運(yùn)算放大器構(gòu)成差動(dòng)放大器。差動(dòng)放大器具有增益高，高輸入阻抗，增益高的特點(diǎn)，可以利用普通運(yùn)放做成一個(gè)差動(dòng)放大器。 實(shí)際測(cè)量，每一級(jí)運(yùn)放都會(huì)引入較大噪聲。對(duì)精度會(huì)有較大影響。 方案三：采用專(zhuān)用的儀表放大器。此類(lèi)芯片內(nèi)部采用經(jīng)典的三運(yùn)放改進(jìn)設(shè)計(jì)。差模輸入阻抗大，共模抑制比高，增益高，精度也非常好，外部接口簡(jiǎn)單，且放大器的增益通過(guò)改變一個(gè)外接電阻的阻值是可以改變的。基于以上分析，我們決定采用制作方便而且精度很好的專(zhuān)用儀表放大器AD620作為稱(chēng)重系統(tǒng)的電壓放大器。（3）AD 轉(zhuǎn)換器方案一：采用 8位逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器ADC08

45、09，在單片機(jī)外接AD轉(zhuǎn)換器完成，模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，但是由于稱(chēng)重系統(tǒng)的精度要求精度較高，ADC0809不能達(dá)到設(shè)計(jì)功能的要求，故不采用。 方案二：選用MSP430單片機(jī)內(nèi)部的AD模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器為16位高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器，完全可以滿(mǎn)足精度要求，而且SD16是單片機(jī)內(nèi)部器件，穩(wěn)定性好，故采用此方案。4.2.3 數(shù)據(jù)顯示模塊方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)只需要顯示出所稱(chēng)實(shí)物的實(shí)際重量，如果采用LCD1602顯示，成本較高，雖然可以顯示更多信息，但是稱(chēng)重系統(tǒng)對(duì)此要求不高，所以不采用。而 LCD048 具有耗電省、成本低、亮度高、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，且在MSP430F425單片機(jī)中帶有LCD048的硬件驅(qū)動(dòng)，更易

46、于使用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行變成控制，所以選用LCD048顯示。4.2.4 電源管理模塊方案設(shè)計(jì)稱(chēng)重系統(tǒng)的供電系統(tǒng)需要多種電壓，多種電壓的需求就要求更加合理的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這里把電源設(shè)計(jì)成用220V的交流電經(jīng)過(guò)變壓器后輸出的±12電壓供驅(qū)動(dòng)壓力傳感器使用，經(jīng)整流濾波電路后， 通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805 轉(zhuǎn)換為±5V電壓供液晶LCD使用，再通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片LM1117轉(zhuǎn)換得到±3.3V 電壓，供MSP430F425單片機(jī)系統(tǒng)的其他芯片使用。多種電壓的需求就要求更加合理的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4.3 設(shè)計(jì)方案總結(jié)綜上所述，稱(chēng)重系統(tǒng)以MSP430F425單片機(jī)作為控制器，壓力檢測(cè)傳感

47、器采用柱式應(yīng)變力稱(chēng)重傳感器，信號(hào)放大采用精密儀表放大芯片AD620，采用低功耗LCD048顯示屏。五稱(chēng)重系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)5.1 稱(chēng)重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)該稱(chēng)重系統(tǒng)由輸送系統(tǒng)，稱(chēng)重計(jì)量系統(tǒng)，控制與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)組成。5.1·1 輸送系統(tǒng)由多種運(yùn)輸裝置構(gòu)成，如傳送帶、軌道一轉(zhuǎn)盤(pán)以及機(jī)械手等，完成工件、刀具等的供給與傳送的系統(tǒng)。把需要稱(chēng)重的物件傳送到傳送帶上。512 稱(chēng)重計(jì)量系統(tǒng)料斗秤的稱(chēng)重計(jì)量系統(tǒng)主要由稱(chēng)重斗，傳感器和稱(chēng)重儀表組成。在設(shè)計(jì)時(shí)首先要選擇合適的傳感器，根據(jù)稱(chēng)重斗得形狀確定傳感器的個(gè)數(shù)（方形的用四個(gè)傳感器，圓形的用三個(gè)），再根據(jù)抓斗最大抓取量選擇量程（還要考慮其沖擊力）；根據(jù)用

48、戶(hù)對(duì)精度的要求等級(jí)選擇傳感器的精度（對(duì)于精度要求較高的場(chǎng)合選用0.02%精度級(jí)的傳感器，對(duì)于要求精度一般而成本控制嚴(yán)格的場(chǎng)合用0.05%精度級(jí)的傳感器）；同樣對(duì)于使用場(chǎng)合有腐蝕性物質(zhì)，適度較高及粉塵較大的場(chǎng)合需采用一些保護(hù)措施或選用防護(hù)等級(jí)較高的傳感器。根據(jù)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)及環(huán)境，我們應(yīng)該選用精度等級(jí)為0.05%的傳感器，另外還需要有一些保護(hù)措施。稱(chēng)重儀表的選取JY500C3S包裝控制器是針對(duì)單秤增量法自動(dòng)定量包裝秤而專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的一種控制儀表。該控制器具有大小適中，精度高，功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單實(shí)用的特點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用需要定量包裝設(shè)備的行業(yè)。功能及特點(diǎn)：大小適中，造型美觀(guān)，方便實(shí)用，有計(jì)量斗和無(wú)計(jì)量斗兩種

49、型式可隨意選擇。20路開(kāi)關(guān)量輸入，輸出控制（8入|12出），輸出端口可自定義。最大限度方便使用。開(kāi)關(guān)量測(cè)試功能，方便包裝秤的調(diào)試。513 控制和管理系統(tǒng)控制和管理系統(tǒng)主要由工控機(jī)、PLC以及其它低壓電器設(shè)備組成的控制系統(tǒng)和工控機(jī)與稱(chēng)重儀表組成的數(shù)據(jù)通信與管理系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)稱(chēng)重系統(tǒng)的核心，控制過(guò)程如下：在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，抓斗放完焊條后繼續(xù)從生產(chǎn)線(xiàn)上抓焊條，此時(shí)計(jì)算機(jī)從儀表實(shí)時(shí)讀取物料重量值，同時(shí)通過(guò)判穩(wěn)算法判斷此時(shí)5.2 結(jié)論本章所介紹的是基于MSP430F425微控制器的稱(chēng)重系統(tǒng)，用于對(duì)重物測(cè)量并顯示測(cè)量值。本系統(tǒng)使用橋式應(yīng)變片傳感器測(cè)量重物并輸出電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路放大濾波后，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換將信息傳至單片機(jī)處理，同時(shí)將重量實(shí)時(shí)顯示。本稱(chēng)重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)，精度可以達(dá)到0.1g，完全符合設(shè)計(jì)要求。隨著學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，稱(chēng)重系統(tǒng)已經(jīng)在電力、工業(yè)、石化以及醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)稱(chēng)重系統(tǒng)的精確性和可靠性要求就更高，本文所介紹的基于MSP430稱(chēng)重系統(tǒng)具有一定應(yīng)用前景。結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計(jì)是專(zhuān)科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，是經(jīng)過(guò)大學(xué)的學(xué)習(xí)向?qū)W校、社