追求称重仪表低成本设计的意义
工业级称重控制仪表产品的生命力取决于其质量及可靠性的高低。产品质量是指产品满足使用要求所具有的全部特征和特性,即产品的性能、寿命、可靠性、可维护性、维护保障性、安全性、经济性等;产品可靠性是产品质量的重要内容。据调查,影响产品或系统可靠性的原因中,40%是设计技术水平的高低,30%属于元器件选择是否适中,15%是属于生产制造工艺方法和水平情况,10%属于全面质量管理的深入程度,5%属于使用、维护情况的好坏,因而设计是保证仪表质量和可靠性的前提和基础。另一方面,企业受利润大化驱使,必然追求产品成本的小化;因此,工业称重控制仪表的高是衡器厂商不懈求索的永恒主题。
仪表主要技术参数
作为称重仪表,首先必须满足计量精度的要求 而作为工业应用场合,仪表要能适应现场的各种恶劣环境,为此,特提出以下这些技术参数,作为后续设计探讨的基本依据。
静态准确度: OIML III 级
动态准确度:优于1‰
A/D速率:≥100次/秒,A/D分辩率:≥18位
工作温度:-20℃~85℃
相对湿度:≤99%RH
工作电源:AC85V~264V,功率≤20W
EMC性能 :优良
扩展模块:可靠、方便
因低成本化的设计要求,已将上述框图分为基本功能模块和扩展模块。基本功能模块是任何称重场合不可缺少的构件,因此在硬件电路规划时可将该部分集成在一块主CPU印制板上,并在CPU板上预置好智能化的扩展槽;扩展功能因场合要求不同,可能只用一个或一个以上,因此可将每一种扩展功能设计成各自独立的印制板,这样可以按需灵活配置,从而减少了因集成多余功能引起的成本浪费,还会因少用电子元件而提高了产品的可靠性。
低成本软硬件优化方案
电子技术特别是数模混合集成技术的飞速发展,为工业称重控制仪表硬件电路低成本化设计上提供了条件。有关I2C存贮器及时钟器件、Σ-ΔA/D、RISC结构的微处理器可以大大简化电路,极大提高了电路性能,在实际设计中应越来越广泛被采用。
(一) 基本功能模块的优化
基本功能模块是仪表组成的核心部分,直接决定了仪表性能的好坏及成本的高低;而其中为关键的器件该是MCU莫属了,MCU即单片微处理器,是智能化仪表的大脑和心脏。根据MCU的不同选择,目前市场上的称重仪表的基本功能电路可概括为以下几种组合模式:
模式A:AMP+A/D+MCU+扩展RAM+ 扩展EPROM+扩展I/O+ E2PROM+键盘+显示驱动器+WDT
分析:典型芯片有8031/8039/80C49/8751等。属早期MCU芯片,很多功能在外部扩展,MCU芯片及其扩展芯片已渐渐被市场淘汰,芯片集成商为应付早期产品只在少量生产,故芯片价格相当昂贵;该组合模式产品的稳定性及抗干扰性能也很差,产品难以通过EMC测试。