基于浮力称重传感原理的定量称量系统技术方案

本发明专利技术属于检测及自动控制领域。基于浮力称重传感原理的定量称量系统，由：杠杆机构，卸料机构，浮力传感器及ＣＰＬＤ控制系统组成。浮力称重传感器是利用液体的浮力原理将所测重力值呈线性关系转换成位移量明显的位移值，并以电信号输出。它不存在蠕变及零点、灵敏度飘移等技术缺陷。ＣＰＬＤ控制系统则由Ｒ／Ｖ变化及电压放大模块、Ａ／Ｄ转换模块、ＣＰＬＤ数据处理模块、显示模块、继电器部分及电机，电振机控制装置组成，其控制基本原理是运用ＶＨＤＬ语言采用自上至下的设计方法，把复杂的数字控制逻辑系统转化为片上系统设计，减少系统的体积，增加系统的可靠性，而且缩短开发周期，降低研制成本，并且极大地提高了其动态称量的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于称重计量及自动测控系统
，特别涉及一种基于浮力称重传感原理的定量称量系统。
技术介绍
称重计量是与人类的生活和生产活动息息相关的一项技术，称量技术目前普遍应用的是杠杆原理、胡克定律和应变式传感器。在工业生产自动化中，物料在传输过程中的总重量的计量，对在线原材料进行单位时间称量值控制的实时计量，对在线原材料的定量称量及产品定量包装，都是高效生产、质量控制、降低成本和确保消费者利益的关键技术。目前物料在动态状态下的定量称量技术，常用的方法有(a) 冲量法:用冲量流量计测得冲量来求得物料的质量，计量精度不高，一般原料的输送计量采用此方法。(b) 体积法己知物料的容重，测量出其体积，以求物料的质量。由于物料的容重易发生变化，体积测量精度有限，所以计量精度也不高。(c) 辐射吸收法利用物料可对辐射线吸收的原理进行测量。由于物料中所含水分是不易控制的值，水分能够大量吸收射线；又由于物料对射线的吸收值与不易控制的动态的物料和射线源之间的距离平方成正比，所以计量精度难以提高。尤其在被称重的物料少时，精度很低。(d) 质量法:通过测量力F和加速度a来求得质量m。(e) 重力法:主要是使用电阻应变式传感器，重力作用在传感器的应变片上，应变片产生的形变转换成电压信号，以实现称量。它易于用计算机控制以进行称量计量，所以多数定量称量系统均使用此原理，应用广泛。而应变片式传感器的输入-输出函数关系是非线性的，且使用胶粘剂粘贴应变片，存在着由胶粘剂引起的蠕变、滞后以及零点漂移等技术缺陷。本专利技术的特征是，应用浮力称重传感器和CPLD测控系统技术对物料进行定量称量。经检索密切相关技术有l.专利号ZL200410024519.X;专利技术名称浮力称重传感器及用于动态称重时的PID偏差控制方法。专利权人孔令宇；专利技术人孔令宇，孔祥鼐；授权公告日2007年1月31日。该专利技术专利的所有权人即本专利技术专利申请的专利技术人之一。该专利技术的特征在于利用液体的浮力原理将所测重力值呈线性关系转换成位移量明显的位移值，并以电信号输出；其PID偏差控制方法所检测、控制的是，动态称量过程中被实时称量的物料重量值偏离其设定值的偏差值。该专利技术的浮力称重传感器所输出的随着受力值的变化而变化的电信号测控原点值，是用于改变给料机的给料量和改变输送机的线速度的闭环控制值，而不是完成一个工作循环所要达到的设定的定量称量值的终点控制值。2.专利号ZL95110344.X;专利技术名称手提式表针型民用浮力秤。专利权人(即专利技术人)孔祥鼐;授权公告日1998年8月8日。该专利技术专利的所有权人即本专利技术专利申请的专利技术人之一。该专利技术的特征在于以液体的浮力作为重量是变值的秤砣，传递重力的重力臂是定值的杠杆机构，从而进行称量工作。相关技术有1. 中国专利，申请号200620069312.9;名称开关信号的浮力或液位控制触点传感器。其特征在于在一个密闭容器内设有电极组、设有水银，密闭容器外设有外罩壳，外罩壳是密封空腔体，且在空腔体一端设有与空腔本体密封的转轴，电极组由绝缘导线从密闭容器内导至密封空腔体的外部。密闭容器外罩壳是由耐腐蚀材料制成的胶囊体、葫芦体、瓶体、或各种球体的密封空腔体，在空腔体一端设有与空腔本体密封的转轴，转轴连接安装支架。2. 中国专利，申请号96210224.5;名称液位传感器装置。其特征在于该装置由非导磁不锈钢做导管，外套感应线圈，导管内装有称重弹簧，且连接导磁媒体和水位探测体，该装置能把浸在液位中不同深度的探测体所受浮力大小的改变，转换为不同电感量或电压值的电信号输出。3. 中国专利，申请号200820076307. X;名称浮力秤。其特征在于秤托盘通过秤杆连接浮桶，浮桶设置于盛有液体的外桶中，外桶壁上设有体积刻度以及与体积刻度对应的质量刻度，外桶上部安装进液管，进液管端设置活塞，进液管上设置单向阀，外桶下部安装排液管，排液管上设置排液阀。4. 中国专利，申请号200320115722.9;名称浮力秤。其特征在于盛水的瓶体内有一个浮体，浮体上设有称量用的托盘，在瓶体上设置刻度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于浮力称重传感原理的定量称量系统。它是一种无蠕变及零点、灵敏度漂移等技术缺陷的呈线性函数关系输出电信号的浮力称重传感新技术，它还是利用VHDL语言设计的CPLD测控系统进行定量称量的一种新的自动称重计量系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种基于浮力称重传感原理的定量称量系统，由带有可调仓门的下料筒，给料机，称量筒，支点、端点活节、固定在称量筒上的力点和力臂比值为定值4的杠杆组成的杠杆机构，电磁铁、卸料活门、卸料活门杠杆系统组成的卸料机构，卸料槽，砝码筒，可更换不同质量值的砝码，固定在称量筒上的传力杆和承受并传递力值的传感器组成，该称量系统所使用的承受力值并传递力值信号的传感器为浮力称重传感器，而浮力称重传感器产生的电信号，则有CPLD控制系统接收并进行处理。其电信号随着力值的变化而变化，但控制原点的信号值是一个固定的量值。以VHDL硬件描述语言进行设计，将浮力称重传感器的控制器的核心部分集成在可编程逻辑器件CPLD芯片上。本专利技术由机械系统和CPLD测控系统两部分组成。机械系统机械系统由下料筒和可调仓门组成的下料机构；给料机；称量筒和固定在称量筒上的电磁铁、卸料活门、卸料活门杠杆系统组成的称量筒机构；固定在称量筒上的力点、中间支点、端点活节、力臂比值为定值的杠杆和吊接在端点活节上的砝码筒组成的杠杆机构；固定在称量筒上的传力杆；承受力值并产生和输出力值电信号的浮力称重传感器；卸料槽；和可更换不同质量值的砝码组成。装在下料筒内的物料下泄至给料机的料槽中，下料量的多少通过可调仓门调节。物料经给料机的料槽不断的均匀流向称量筒中，称量筒中的物料重量不断的加大，称量筒上的力点至力臂比值为定值的杠杆机构的中间支点的力矩同时也不断的加大。由于杠杆机构端点活节所吊接的砝码筒内的砝码质量是根据称量要求预先设定的定值，因此，其至中间支点的力矩是定值。称量筒中的物料重量不断加大的过程，其重力值通过称量筒上的传力杆不断加压在浮力称重传感器上，至使浮力称重传感器的浮力(反作用力)也在不断的加大，因此，浮力至称量筒上的力点的反作用力矩同时也在不断的加大。当不断加大的料重力矩减掉浮力反力矩后的力矩差值大于砝码的力矩定值时，杠杆机构失去原有设定的平衡，称量筒下移，通过称量筒上的传力杆至使浮力称重传感器的称重浮子连同其磁芯一起产生向下的位移，并输出自信号原点不断加大(或不断减小)的电信号。当浮力称重传感器输出的电信号值达到预设的定值时，即通过CPLD测控系统控制给料机停止工作、停止下料；并控制固定在称量筒上的电磁铁拉动卸料活门杠杆系统将卸料活门打开，卸出称量完毕的物料。卸出的物料通过卸料槽导入工作位置。在预设所需称量物料的定量值时，可通过调整砝码筒内的砝码的不同质量来实现。CPLD测控系统CPLD控制系统则由L/V变化及电压放大模块、A/D转换模块、CPLD数据处理模块、显示模块、继电器部分及给料机、电磁铁控制装置组成。其控制基本原理是运用VHDL语言采用自上至下的设计方法，把复杂的数字控制逻辑系统转化为片上系统设计首先浮力称重传感器采集位移信号，将其转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于浮力称重传感原理的定量称量系统，由：带有可调仓门（２）的下料筒（１），给料机（３），称量筒（４），固定在称量筒（４）上的力点（１６）、支点（１４）、活节（１３）和力臂比值为定值的杠杆（１５）组成的杠杆机构，电磁铁（５）、卸料活门（８）、卸料活门杠杆系统（６）组成的卸料机构，卸料槽（７），砝码筒（１２），可更换不同质量值的砝码（１１），固定在称量筒（４）上的传力杆（１０）和承受并传递力值的传感器（９）组成，其特征在于：该称量系统所使用的承受力值并传递力值信号的传感器为浮力称重传感器，而浮力称重传感器产生的电信号，则有ＣＰＬＤ控制系统接收并进行处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令宇，孔祥鼒，
申请(专利权)人：孔令宇，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]