[交规考试]说明书-滕浩.doc

盐城工学院本科生毕业设计说明书 20121 前言 在工业生产中，有很多需要对粉末状或小颗粒状散状固体的流量进行准确测量和控制的情况，如水泥厂、铁合金厂、铝厂等要对原料配料进行准确计量。螺旋电子秤就是针对实时动态称量工业用原料的需要而设计的，对完善工业部门物资计量体系具有一定意义。总体方案设计为了提高称重效率，本课题设计了一台单管智能型螺旋电子秤。该装置是一种以单片机为核心的智能化的新型调速螺旋电子秤，是用于粉状物料和细粒状物料的料流计量与控制，具有机构简单、密封性能好的特点，直接实现料封、稳流、给料、计量与控制。它能对各种非粘结性粉状物料的流量进行自动检测，并能进行流量控制，实现定量给料。该电子秤主要由调速螺旋输送机，恒速秤体和单片机检测，控制器等部分组成。介绍了该装置的组成，功能，单片机检测和控制部分的硬件，软件设计和抗干扰措施等。该装置精度较高，流量调节性能稳定，系统功能丰富，操作方便，运行可靠。螺旋电子秤是以旋转螺旋作为物料推进、输送的工具，在封闭的管内连续输送物料，同时进行输送过程的控制和计量。该系列螺旋电子秤结构合理，运行稳定可靠，密封性好，无粉尘飞扬，无泄漏，输送长度1-5.5米，输送效率高，维护方便。仪表具有零点自动跟踪、数据保护、菜单提示操作、模拟电流输出等功能，并配有RS-485通讯接口，可实现工控机集中控制。在生产过程或工艺流程中,对各种配料称重、定量称重及现场技术的要求愈来愈高。现代的称重计量仪器,不仅要给出重量或质量,也要作为过程检测系统中的一个单元而具有测量、计算、控制、检验及通讯等功能,它们已成为工艺技术、储运技术、 预包装技术、收发货业务及商业销售行业中必不可少的组成部分,推进了工业生产和贸易交往的自动化和合理化。事实上,称重计量仪器已由单纯的贸易用途拓展为生产过程控制的重要部件,起到了消除人为误差、 缩短运行时间、 改善操作条件、 降低能源和材料消耗, 以及提高产品质量的作用。称重计量技术的应用领域, 已经遍及冶金、交通、铁道、煤炭、机械、电力、建材、化工、轻工等行业。目前,我国电子秤发展很快,生产电子衡器的企业已有几百家,品种涉及上百种,但是同发达国家相比,尚存在一定差距。突出表现在数量上电子衡器所占比例少, 其次是品种少、 功能不全,远不能适应经济建设和科技进步的需要,特别是专用配料秤,技术水平落后,产品的稳定性差、可靠性低、维修率高。本设计的依据有：1. 能自动检测物料流量，显示瞬时流量值、累计流量值。2. 能自动控制物料流量，实现定量给料。3. 螺旋输送称量部分采用单管结构。4. 控制部分以单片机为核心，要运行可靠，抗干扰能力强。5. 可设定给定流量值、PID整定参数、标定参数等各种所需参数，并可随时检查、修改，可随时打印各种数据。本课题来源生产实际的需要。它的发展历史还算较早，随着第二次世界大战后经济繁荣，为了把称重技术引入到生产工艺过程中去，对称重技术提出了新的要求，希望称重过程自动化，为此电子技术渗入衡器制造业。在1954年使用了带新式打印机的倾斜式秤，其输出信号能控制商用结算器，并且用电磁铁机构与人工操作的按键与办公机器联用。在1960年开发出了与衡器相联的专门称重值打印机。当时带电子装置的衡器其称量工作是机械式的，但与称量有关的显示、记录、远传式控制器等功能是电子方式的。电子称的发展过程与其他事物一样，也经历了由简单到复杂、又粗糙到精密、由机械到机电结合再到全电子化、由单一功能到多功能的过程。特别是近30年以来，工艺流程中的现场称重、配料定量称重、以及产品质量的监测等工作，都离不开能输出信号的电子衡器。这是由于电子衡器不仅给出质量或重量信号，而且也能作为总系统中的一个单元承担着控制和检验功能，从而推进工业生产和贸易交往的自动化和合理化。近年来电子称已愈来愈多地参与到数据的处理和控制过程中。现代称重技术和数据系统已经成为工艺技术、储运技术、预包装技术、收货业务及商业销售领域中不可或缺的组成部分。随着称重传感器各项性能的不断突破，为电子称的发展奠定了基础，国外如美国、西欧等一些国家在20世纪60年代就出现了0.1%称量准确度的电子称，并在70年代中期约对75%的机械称进行了机电结合式改造。我国的衡器在20世纪40年代以前还全是机械式的，40年代开始发展了机电结合式的衡器。50年代开始出现了以称重传感器为主的电子衡器。80年代以来，我国通过自行研究引进消化吸收和技术改造。已由传统的机械式衡器步入集传感器、微电子技术、计算机技术与一体化的电子衡器发展阶段。目前，由于电子衡器具有称量快、读数方便、能在恶劣条件下工作、便于与计算机技术相结合而实现称重技术和过程控制的自动化特点，已被广泛应用于工矿企业、能源交通、商业贸易和科学技术等各个部门、随着称重传感器技术以及超大规模集成电路和微处理器的进一步发展，电子称重技术及其应用范围将更进一步的发展，并被人们越来越重视。电子衡器产品量大面广、种类繁多，从通用的各种规格的电子称到大型的电子称重系统，从单纯的称重、计价到生产过程检测系统的一个测量控制单元，其应用领域不断地扩大。根据近些年来电子称重技术和电子衡器的发展情况及电子衡器市场的需求，电子称的发展动向为：小型化、模块化、智能化、集成化；其技术性能趋向于速率高、准确度高、可靠性高；其应用性趋向综合性、组合性。事实上，称重计量仪器已由原来单纯的贸易用途拓展为生产过程控制的重要部件，起到了消除人为误差，缩短运行时间，改善操作条件，降低能源和材料消耗，以及提高产品质量的作用。称重计量技术的应用领域，已经遍及冶金，交通，铁道，煤炭，机械，电力，建材，化工，轻工等行业。其主要是应用于物料的重量测量。前景好事非常广阔的。2 螺旋电子秤的总体设计2.1螺旋电子秤的工作原理螺旋电子秤是以旋转螺旋作为物料的推进输送工具, 同时进行动态累计称重的一种自动秤,它的工作方式可分称重型螺旋电子秤和配料型螺旋电子秤两类。螺旋电子秤由悬臂式螺旋和流量检测环节组成, 它是将悬臂式电子皮带秤的称重技术和螺旋输送机结合起来的新型电子秤。螺旋秤结构见图 2-1,其相当于支点在N 处的悬臂结构, L为有效称量段。Nq(t)L图2-1结构示意图设某一瞬间有效称量段 L 上的物料为W,则传感器输出电压为V, W 与V成正比,令L 段上单位长度料重为W,则: qt=W/L ( 2-1)设转速为R( t) , 则螺旋瞬间输出量为: Q=Wt=q(t)R(t) (2-2)按此式积分有: W=Cq(t)R(t)dt (2-3)即为所求之重量。其中, C 为比例常数、q即为瞬时流量。螺旋电子秤是根据科氏力与物料质量流量之间成性关系的原理设计的。其结构示意图如图2-2所示。入料口电磁调速机压力传感器支点出料口图2-2 电子秤结构示意图物料从入料口进入装在筒内的螺旋，螺旋的转速由电磁调速电机控制，物料随着螺旋的转动向前移动，物料在向前移动过程中要经过装在螺杆下面的压力传感器，压力传感器将物料的部分质量转换成毫伏级的电压信号，并通过前置放大器转换为010V的直流电压信号，再经滤波和A/D转换器转化，将得到的数字信号传送给单片机 AT89C52。单片机对数据进行实时处理得到物料重量，一方面将物料重量送给数码显示管显示；另一方面对物料重量作 PI 调节，所得控制量经过 D/A 转换后输出一电压信号给变频器，变频器控制电磁调速电机的转速,从而自动调节螺旋的转速，也就自动控制了物料的流量，达到精确控制固体物料流量的目的。另外，单片机与PC机的串口通过 MAX232转换电平后，通过串口通讯进行数据交换。螺旋电子秤的硬件系统框图如图2-3所示。图2-3 硬件系统框图2.2 螺旋电子秤测量模块的设计螺旋电子秤的测量模块主要包括传感器、信号采集电路和A/D转换 3部分。信号采集电路包括放大电路和滤波电路，其电路图如图2- 4所示。 图2-4信号采集电路A1起反向和满量程调整作用,调整W1使其输025mV。运放A2 用作反向零点补偿和滤波, 调整使其输出为010V。为了防止工频串模干扰信号混测量仪器而产生测量误差，硬件上采用了性能良好双T滤波器。双T滤波器的参数选择应满足C1=C2=2CR1=R2=2R3，适当调整 RW1、RW2消除 50Hz 工频干可得到更好的滤波效果。A/D 转换器采用美国模拟数字公司（Analog）出的 AD574。它是单片高速12 位逐次比较型 A/D换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯，有外接元件少、功耗低、精度高等特点，并且具有动校零自动极性转换功能，只需外接少量的阻容即可构成一个完整的A/D 转换器。2.3 螺旋电子秤动态称量的实现螺旋每旋转一圈，从出料口流出一定量的物料。要实现动态称量且要使测量精度尽量提高，就要尽量减少给料螺杆的震动以免压力传感器的测量值并非实际值。要减少螺杆的震动保持螺旋内的物料稳定，就要使螺杆的转速尽量固定在一个恒定值，也就是要通过控制使电磁调速电机的转速恒定，这样压力传感器的输出电压也就稳定在一个值上，得出每次从出料口出来的物料重量相等，使得D0，这样从 1 2时间段内总的物料重量直接采用累计积分的方法就可以得到，即：G累计=G1+G2+Gn=D1+D2+DnK=T1T2D/Kdt （2-4）式中：Dn为Tn时刻 A/D转换器转换后输出的数字量；K为标定系数。K直接以数字的形式参加运算，改变 K 可改变电子秤的吨位，使现场实物标定变得非常简单。为此，系统中在硬件上采用螺旋产生的转速脉冲作为中断信号，对 AD574 的输出信号进行采样。单片机对采样信号进行数据处理后得到物料重量，并将物料重量一路送累计显示，另一路与变频器给定值对应的重量值作比较。由此产生一偏差信号，通过软件PI 调节后，与自动预置值相加后，调节螺旋的转速，使螺旋内的物料保持稳定，也就使传感器上的电压稳定在一个值上，从而实现较为准确的动态称量。3 机械部分的设计3.1螺旋铰刀的选择铰孔质量的好坏取决于螺旋铰刀本身的精度和表面粗糙度。因此，螺旋铰刀几何参数的合理选择，决定了被铰孔加工质量的好坏。一是螺旋铰刀直径。它是根据被加工孔的公称尺寸和公差以及在铰削过程中被加工孔的扩张量或收缩量决定的。二是螺旋铰刀的齿数。一般，螺旋铰刀的齿数愈多，铰孔的精度就越高，表面粗糙度值就越低，同时，分布在每个切削刃上的负荷也就小，有利于减少螺旋铰刀的磨损。但齿数增多后却降低了刀齿强度，减小了容屑槽。在切削时，切屑就不容易排出。特别是铰深孔和切削余量大时，因容屑槽被切屑堵塞，切削液流不进去，致使螺旋铰刀和工件因产生热量而变形，影响加工质量。螺旋铰刀的齿数一般都选用偶数。三是切削锥角。它主要是根据不同的加工材料和螺旋铰刀的类型来加以选择。四是前角。于铰削的余量较小,切削仅在刀尖处进行，与刀齿的前倾面很少接触，故前角可以为零,但在铰削塑性较大的材料时，为避免切屑粘滞在刀刃上,前角应取大一些。五是后角。螺旋铰刀的后角大,虽然可以提高切削刃的锐利程度,却降低了刀齿强度，在切削过程中容易产生震动和磨损，螺旋铰刀直径也随之减小,使铰孔直径达不到要求。六是刃带宽度。它主要是引导螺旋铰刀方向和光整孔壁,同时也为了便于测量螺旋铰刀的直径。螺旋铰刀的齿数越多刃带的积累宽度也大。因此有利于孔壁降低表面粗糙度值，螺旋铰刀的直径也不容易变小。但螺旋铰刀刃带较宽或积累宽度值过大时，会增加摩擦力矩和切削热，对孔壁的挤压比较严重，容易将孔径涨大，一般选择螺旋铰刀的刃带不超过0.25mm。七是螺旋铰刀的倒锥量。磨倒锥量是为了避免螺旋铰刀校准部分后面摩擦孔壁。在现有挤压机中, 螺旋铰刀均采用相同的螺距, 并且从铰刀的外径、螺距到铰刀转速的确定都缺乏可靠的理论依据。从现场实际情况来一看,挤压机生产空心板时两侧供料明显不足,导致上侧角横向拉裂、两侧疏松、板面粗糙&甚至坍陷,螺旋铰刀硅强度远远达不到要求。此外,送料不平衡会使两边挤压力不等, 造成叽器跑偏, 空心板的直线度差, 影响产品质量。输料量除决定于混合料状态外,主要决定于铰刀的转速和几何参数。为此, 在铰刀改进设计中, 以铰刀转速和螺距为设计变量,以挤压机整体输料量均匀度和整机平衡为优化目标, 由此而伶出铰刀转速和螺距最优值。计算结果表明, 挤压机两则边铰刀转速较高、螺距较大, 中间位置铰刀转速较低、螺距也较小。按此法设计的挤压机螺旋铰刀具有以下优点。整体输料量均匀,挤压机无跑偏现象,制作的硅空心板直线度好, 板的两侧边无疏松或坍陷现象。所谓双螺旋绞刀就是给料系统采用两级螺旋，连接料仓的第一级螺旋采用变频调速，第二级螺旋固定转速（加变频器可控制转速）。皮带称恒速（加变频器可控制转速）。其控制原理是：控制器通过重力和速度信号计算出皮带的实际下料量，将其与设定值比较，其偏差通过PI调整后，送到第一级螺旋绞刀变频器的信号输入端，通过变频器控制电机的转速以改变下料量的多少，使实际流量达到设定值。该系统由于采用两级螺旋，达到了比较好的封料效果。该系统可适用于大流量的计量场所，是目前应用最为广泛的一种配置。3.2输送管的选取LS型螺旋输送机是按照JB/T767995螺旋输送机标准设计制造,是GX型螺旋输送机的换代产品。头部及尾部轴承移至壳体外，吊轴承采用滑动轴承、设有防尘密封装置,轴瓦一般采用粉末冶金,输送水泥采用毛毡轴瓦,吊轴和螺旋轴采用滑块连接,拆卸螺旋时,不用移动驱动装置,拆卸吊轴承时不用移动螺旋轴,不拆卸盖板可以润滑吊轴承,整机可靠性高,寿命长,适应性强,安装维修方便。规格： LS、GX型螺旋输送机规格及技术参数见下图3-1；图3-1规格技术参数图长度从3.5米到80米，标准间隔0.5米一档，驱动装置分两种，CI制法螺旋机长度小于35米时单端驱动，C2制法螺旋机长度大于35米时双端驱动。螺旋输送机广泛应用于各行业，如建材、化工、电力、冶金、煤炭、粮食等行业，适用于水平或倾斜输送粉尘、粒状和小块状物料，如煤、灰、渣、水泥、粮食等，物料温度小于200。输送机不适于输送易变质的、粘性大的、易结块的物料。本产品可以将物料均匀地喂送到下道工序中，在驱动装置中电动机带动减速机，再由联轴器传递给螺旋轴，当物料从进料口进入后，在螺旋叶片的作用下将物料均匀输出。可输送粉状、粒状、小块物料、及渣状的物料；在化工、建筑、食品、煤业等行业中广泛使用。优点： 1、结构简单、横截面尺寸小、成本低；2、便于中间加载或卸载；3、操作简单、方便；4、输送进程中物料与外界隔离、密封性好3.3电动机的选取YCT系列电磁调速异步电动机是由三相异步电动机、电磁转差离合器、测速发电机、电器控制装置组成的，广泛适用于恒转矩无级调速的各种机器设备上。例如：纺织、电影制片、化工、印染、化学纤维、冶金、造纸、水泥、橡胶、电线、制糖、塑料、发电厂。更适用于变转矩的离心式水泵和风机负载上，用转速调节来代替阀门的开闭以控制流量或压力，从而达到节能的目的。特点：1、交流无级调速，具有速度反馈的自动调节系统，速度变化率低于百分之三。2、结构简单、使用维护方便、价格低廉。3、无失控区、调速范围广，最大可达十比一。4、控制功率小，便于自控、群控、遥控。5、起动性能好，起动力矩大，起动平滑。特性：1、自然机械特性电磁转差离合器具有软工作特性，在一定的激磁电流下，转速随着负载转矩的增加而下降。这种特性可适用于对张力要求不过分严的收卷机械，在设计时只要选用恬当，开环控制即可达到卷制过程中转速与转矩的自动调整。2、人工机械特性YCT系列电磁调速电机配上控制器后的机械特性。当负载在额定转矩的10%到100%范围内变化时，控制器根据发电机的信号自动调节激磁电流，使输出转速基本上保持不变，转速变化率小于3%。3、传递效率由于电磁调速异步电动机的传递效率与输出轴的转速成正比，用户在选用本产品时最好较长时间使用在高速或中速段比较经济，短时间内使用低速段。调速电机的总效率Y=Y1Y2Y1：拖动电机效率Y2：离合器效率Y2=n2/n1n1：拖动电机转速n2：离合器输出轴转速4、转矩：本系列电动机只适用于恒转矩负载递减转矩负载上，不适用于恒功率特性的负载上。使用与维护：1、用户应按负载系统所要求的转矩，正确选用YCT调速电动机及其派生系列产品，选用时应按额定转矩一栏选用，不按标称功率选用。2、安装使用前应检查下列各项：a、转动输出轴应转动灵活、轻快、无摩擦及有害杂音。b、用500伏兆欧表检测电机绕组，激磁绕组和测速机绕组，绝缘电阻应不低于0.38兆欧，否则应进行干燥。3、安装安装可用弹性联轴器或皮带连接。4、出线端标记激磁线圈：F1F2测速发电机：UVW5、起动运行停机拖动电动机可以全压起动，为了减少起动电流亦可降压起动，拖动电动机起动以后，合上控制箱的电流开关，逐渐调节调速旋钮，逐渐增加激磁电流，离合器的转速逐渐加快，至需要的运行转速。停车时把调速旋钮调到零位，再停止拖动电机。使用条件：环境温度： -15在无爆炸，且无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体。选型：表3-1主要尺寸参数表技 术 参 数 及 主 要 尺 寸 表 型号功率（kw）L产量(t/h)设备重量(kg)LGT-150 BWY15-23-1.125000-7280LGT-200 BWY15-23-1.525000-15348LGT-250 BWY18-23-2.225000-23 420LGT-300 BWY18-23-325000-30 538LGT-350 BWY22-23-325000-40 660LGT-400 BWY18-23-425000-55 788LGT-450 BWY27-23-5.525000-75930LGT-500 BWY27-23-5.525000-100 1100根据任务书的要求选取LGT250。3.4减速器的选取减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。减速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成，其基本结构有三大部分：1）齿轮、轴及轴承组合；2）箱体；3）减速器附件。 其常用术语如下： 减速比i：减速器输入转速与输出转速之比。 级 数：减速器所含齿轮的套数。采用单套齿轮的称为单级，减速比一般小于10:1，采用多套齿轮的称为多级，以满足较大的传动比的要求。 效 率：指在额定负载情况下，减速器输出功率与输入功率的比值。 额定寿命：指减速器在额定负载下，以额定输入转速运转时的连续工作小时数。 额定转矩：在某一确定输入转速下，可保证减速器额定寿命的安全输出转矩。极限转矩：减速器可承受的瞬时最大输出转矩。抗扭刚度：反映整机在额定负载时弹性扭转变形的大小。 回 差：也称为“回程间隙”或“背隙”。主要是由齿轮啮合侧隙造成的运动滞后量，通常在换向时产生。回差反映了齿轮加工和装配的精度水平。 噪 音：此数值是在距离减速器一米，输入转速为3000转/分钟，减速器空载正常运行时的测量值。 如何选用理想减速器： 1.尽量选用接近理想减速比： 2.减速比=输入转速/输出转速；3.扭矩计算:对减速机的寿命而言,扭矩计算非常重要,并且要注意加速度的最大转矩值(TP),是否超过减速机之最大负载扭力；4.减速机的适用性很高,工作系数都能维持在1.2以上,但在选用上也可以根据自己的需要来决定；5.输入轴径不能大于提供的最大使用轴径；6.减速器的选型包括原始条件、选择类型、确定规格等步骤。相比之下，类型选择比较简单,而准确提供减速器的工况条件,掌握减速器的设计、制造和使用特点是减速器正确合理选择规格的关键。规格选择要满足强度、热平衡、轴伸部位承受径向载荷等条件。按机械功率或转矩选择规格（强度校核），减速只能按一种特定的工况条件设计,故选用时用户需根据各自的要求考虑不同的修正系数，工厂应该按实际选用的电动机功率（不是减速器的额定功率）打铭牌；专用减速器按用户的专用条件设计,该考虑的系数,设计时一般已作考虑,选用时只要满足使用功率小于等于减速器的额定功率即可,方法相对简单。 减速器的额定功率一般是按使用（工况）系数KA=1（电动机或汽轮机为原动机，工作机载荷平稳，每天工作310h，每小时启动次数5次，允许启动转矩为工作转矩的2倍），接触强度安全系数SH1、单对齿轮的失效概率1,等条件计算确定的。所选减速器的额定功率应满足 PC=P2KAKSKRPN 式中PC计算功率（KW）； PN减速器的额定功率（KW）； P2工作机功率（KW）；KA使用系数，考虑使用工况的影响； KS启动系数，考虑启动次数的影响； KR可靠度系数，考虑不同可靠度要求。 目前世界各国所用的使用系数基本相同。虽然许多样本上没有反映出KS，KR两个系数，但由于知己（对自身的工况要求清楚）、知彼（对减速器的性能特点清楚），选型时一般均留有较大的富裕量，相当于已考虑了KRKS的影响。3.5联轴器的选取用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器种类繁多，按照被联接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：固定式联轴器。主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。可移式联轴器。主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）、链条联轴器（允许有径向位移）等，弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。联轴器有些已经标准化。选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。分类还包括球笼式万向联轴器 圆锥碗簧联轴器 SWP、SWC型十字轴式万向联轴器十字包94）矫正机用十字轴式万向联轴器（JB/T7846.2-95）弹簧管联轴器 WS、WSD型十字轴式万向联轴器（JB/T5901-91）WSH型滑动轴承十字轴式万向联轴器 ML型薄膜联轴器（SJ2127-82）SWZ型整体轴承座十字轴式万向联轴器93。联轴器概念：联轴器属于机械通用零部件范畴，用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的联接部件。20世纪后期国内外联轴器产品发展很快，在产品设计时如何从品种甚多、性能各异的各种联轴器中选用能满足机器要求的联轴器，对多数设计人员来讲，始终是一个困扰的问题。常用联轴器有膜片联轴器 鼓形齿式联轴器，万向联轴器，安全联轴器，弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。类别：1：安全联轴器 ：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等），其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。 起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。2：刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。3：挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。非金属弹性元件的挠性联轴器 在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合金属弹性元件的挠性联轴器：除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。选择联轴器应考虑的因素1、动力机的类别是选择联轴器品种的基本因素；动力机的功率是确定联轴器的规格大小的主要依据之一，与联轴器转矩成正比。动力机到工作之间通过一个或数个不同品种或不同型式、规格的联轴器将主、从动端起来，形成轴系传动系统。在机械传动中，动力机不外乎电动机、内燃机和汽轮机。由于动力机工作原理和结构的不同，其机械特性差别很大，有的运转平稳，有的运转时有冲击，对传动系统形成不等的影响。根据动力机的机械特性，应选取相应的动力机系数KW，选择适合于该系统的最佳联轴器。2、传动系统的载荷类别是选择联轴器品种的基本依据。冲击、振动和转矩变化较大的工作载荷，应选择具有弹性元件的挠性联轴器即弹性联轴器，以缓冲、减振、补偿轴线偏移，改善传动效率。4 单片机应用系统设计4.1系统软件设计系统软件采用模块化结构编制，主要分为主程序模块、初始化模块、采控模块、数据处理模块。主程序控制模块包括主监控程序、键盘扫描程序、显示子程序等；初始化模块主要包括模拟电压、标定系数等参数的设定子程序以及数字键处理子程序和提示符显示子程序；采控模块包括数据采集中断服务子程序和通讯中断响应子程序；数据处理模块包括数字滤波子程序、PI 调节子程序、物料总量积分运算子程序等。除了在硬件上采用滤波手段外，还采用了软件滤波，以减少现场干扰。其中的数字滤波子程序就是实现对A/D转换后的数据进行预处理的功能。A/D转换完成后, 由AT89C52读取AD574送出的12 位二进制数据。但由于现场干扰, 可能会产生脉冲干扰, 因此必须对数据进行预处理。采用中值滤波的方法, 即将采集到的每 4 个数据去掉 1 个最大值和 1 个最小值其余2 个取平均作为测量数据, 以减少尖峰干扰。这样整个系统的精度得到了一定的保障。 可根据此流程图编写出该系统的软件程序，有图可知这个系统的主要分主程序模块，定时模块，中断服务模块，以及信号采集和AD转换模块。每个模块紧密联系有各自能可靠运行。 系统软件设计主要还是要根据硬件原理图的设计做出最有效的设计，设计是除了要求结构合理，系统稳定外还要考虑到其精度的要求，这对编程的要求是比较高的。其主要是总体结构的把握，编写好主程序，再次要有效的设计出定时器模块的子程序，其主要是服务中断模块的，目的是使其能有效的，有节奏的处理好各个程序模块。最主要的还是要有个信号的采集转换过程，这就需要用到AD转换程序模块的编写。系统程序流程图如图4-1所示。初始化参数设置（对连续，给定值，模拟电压，标定参数，补偿系数等进行设置）中断标志置1否?NY启动定时器读取A/D数据数据滤波计算物料实际值实际与给定值比较计算偏差PI调节得出微调量将微调量与测的量相加得出控制量控制量输出时间到否NY物料总积分，计算其总量调用显示子程序图 4-14.2 A/D转换的选取A/D转换部分是整个设计的关键，这一部分处理不好，会使得整个设计毫无意义。目前，世界上有多种类型的ADC，有传统的并行、逐次逼近型、积分型ADC，也有近年来新发展起来的-型和流水线型ADC，多种类型的ADC各有其优缺点并能满足不同的具体应用要求。目前， ADC集成电路主要有以下几种类型：（1）并行比较A/D转换器：如ADC0808、 ADC0809等 。并行比较ADC是现今速度最快的模/数转换器，采样速率在1GSPS以上，通常称为“闪烁式”ADC。它由电阻分压器、比较器、缓冲器及编码器四种分组成。这种结构的ADC所有位的转换同时完成，其转换时间主取决于比较器的开关速度、编码器的传输时间延迟等。缺点是：并行比较式A/D转换的抗干扰能力差，由于工艺限制，其分辨率一般不高于8位，因此并行比较式A/D只适合于数字示波器等转换速度较快的仪器中，不适合本系统。(2）逐次逼近型A/D转换器：如：ADS7805、ADS7804等。逐次逼近型ADC是应用非常广泛的模/数转换方法，这一类型ADC的优点：高速，采样速率可达 1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低；在分辨率低于12位时，价格较低。缺点：在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。(3）积分型A/D转换器：如：ICL7135、ICL7109、ICL1549、MC14433等。积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC，是应用比较广泛的一类转换器。它的基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压VR。此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力。若把积分器定时积分的时间取为工频信号的整数倍，可把由工频噪声引起的误差减小到最小，从而有效地抑制电网的工频干扰。这类ADC主要应用于低速、精密测量等领域，如数字电压表。其优点是：分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。缺点是：转换速率低，转换速率在12位时为100300SPS。 （4）压频变换型ADC：其优点是：精度高、价格较低、功耗较低。缺点是：类似于积分型ADC，其转换速率受到限制，12位时为100300SPS。 考虑到本系统中对物体重量的测量和使用的场合，精度要求不是很苛刻，转换速率要求也不高，根据系统的精度要求以及综合的分析，本设计采用了12位逐次逼近型A/D转换器AD574。AD574A是美国模拟数字公司（Analog）推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，其主要功能特性如下： 分辨率：12位 非线性误差：小于1/2LBS或1LBS 转换速率：25us 模拟电压输入范围：010V和020V，05V和010V两档四种 电源电压：15V和15V 数据输出格式：12位/8位 芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式 AD574A的引脚说明： 1. Pin1(+V)+5V电源输入端。 2. Pin2数据模式选择端，通过此引脚可选择数据纵线是12位或8位输出。 3. Pin3片选端。 4. Pin4(A0)字节地址短周期控制端。与端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。须注意的是，端TTL电平不能直接+5V或0V连接。 5. Pin5读转换数据控制端。 6. Pin6(CE)使能端。 现在我们来讨论AD574A的CE、和A0对其工作状态的控制过程。在CE=1、=0同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当=0时A/D转换，当=1是进行数据读出。和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。A0-0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。当A0=1时，按8位A/D转换方式进行。当=1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和控制数据输出状态的格式。当=1时，数据以12位并行输出，当=0时，数据以8位分两次输出。而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。其控制逻辑真值表见表1。 7. Pin7(V+)正电源输入端，输入+15V电源。 8. Pin8(REF OUT)10V基准电源电压输出端。 9. Pin9(AGND)模拟地端。 10. Pin10(REF IN)基准电源电压输入端。 11. Pin(V-)负电源输入端，输入-15V电源。 12. Pin1(V+)正电源输入端，输入+15V电源。 13. Pin13(10V IN)10V量程模拟电压输入端。 14. Pin14(20V IN)20V量程模拟电压输入端。 15. Pin15(DGND)数字地端。 16. Pin16Pin27(DB0DB11)12条数据总线。通过这12条数据总线向外输出A/D转换数据。 17. Pin28(STS)工作状态指示信号端,当STS=1时，表示转换器正处于转换状态,当STS=0时，声明A/D转换结束,通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态,作为单片机的中断或查询信号之用。 AD574A的工作模式：以上我们所述的是AD574A的全控状态，如果需AD574A工作于单一模式,只需将CE、端接至+5V电源端,和A0接至0V,仅用端来控制A/D转换的启动和数据输出。当=0时,启动A/D转换器,经25us后STS=1,表明A/D转换结束,此时将置1,即可从数据端读取数据。 表4-1 AD574控制端标志意义CEA0工作状态0XXXX禁止x1XXX禁止100X0启动12位转换100X1启动8位转换101接+5VX12位并行输出有效101接0V0高8位并行输出有效101接0V1低4位并行输出有效4.3主程序4.3.1A/D编程该编程适合于中断或查询方式下的编程,端口地址=0x2380x23f。outportb(0x23c,0x00); /*初始化清零*/outportb(0x23a,0x00); /*选择传输高8位数据并为A/D转换作准备*/dh=inportb(0x23d); /*输入高八位数据*/outporth(0x23a,0x01); /*选择传输低四位数据*/dl=inportb(0x23d); /*输入低四位数据*/outportb(0x23a,0x00); /*选择传输高8位数据并为A/D转换作准备*/dl=dl4;dh1=dh;dl=(dh14; /*将高八位低四位数据转化为高四位低八位数据*/d=dh*256+dl; /*拼合12位数据*/u=(d-2047)*10.0/4096; /*转换电压值*/4.3.2 写启动和查询方式的编程outportb(0x23d,0x00); /*写启动A/D转换*/if(inporth(0x23e)&0x80);/*D7=1则A/D转换完毕*/4.3.3主程序WRITE:NOPMOV R0,#08HACALL NU1RETNU1: RLC AJNC NU2CLR 0B1HSETB 0B0HSETB 0B1HSJMP NU3NU2: CLR 0B1HCLR 0B0HSETB 0B1HNU3: DEC R0DJNZ R0,NU1RETRDATA:MOV R2,#02HMOV R3,#08HMOV R4,#20HCLR CMOV A,#00HRD1: CLR 0B1HMOV C,0B0HSETB 0B1HRLC ADJNZ R3,RD1MOV R4,AINC R4DJNZ R2,RD1RETDPROCESS:RETADINT:SETB 00HRETIEND4.4定时器T0中断服务程序void interrupt int9() /*中断服务程序*/ disable();ah5=inportb(0x23d); /*输入高八位数据*/outportb(0x23a,0x01); /*选择传输低四位数据*/dl5=inportb(0x23d); /*输入低四位数据*/outportb(0x23a,0x00); /*选择传输高8位数据并为A/D转换作准备*/outportb(0x23c,0x00); /*A/D转换完毕的标志位清零*/outportb(0x20,0x20);enable();void stall 1(void interrupt(*faddr)()disable();setvect(INT1,faddr); /*装入中断服务程序*/enable();4.5采样和数据处理主程序采集变换程序 INTI55MOV DX, 0063HMOV AL, 100110101BOUT DX, ALMOV AL, 00000001B；使PC0输出1OUT DX, AL；变换程序ACQUQ:MOV DX, 0062HMOV AL, 00HOUT DX, ALMOV AL, 01HOUT DX, AL；由PC0向输出负脉冲启动574转换NOP NOPWAIT:IN AL, DX；读STS状态AND AL, 80HJNZ WAIT；未转换好，等待MOV DX, 0060HIN AL, DX ；读A口MOV BL, AL；取得低8位MOV DX, 0061HIN AL, DX；读B口AND AL, 0FH ；取得高4位MOV BH, ALRET；程序返回后，转换好的数据放在BX中4.6称重传感器电阻应变式传感器可测量位移、加速度、力、力矩等各种参数，是目前应用最广泛的传感器之一。它具有结构简单，性能稳定、可靠，灵敏度高，测量速度快等优点。电阻应变片传感器种类繁多，形式各样，根据敏感元件的形态不同，将金属式电阻应变片分为丝式应变片和箔式应变片两种传感器。丝式应变片是将电阻丝绕制成敏感栅粘贴在各种绝缘基底上制成的，是一种常用的应变片，它由敏感栅、基底和盖片、粘贴剂和引线4部分组成。电阻应变片的工作原理是基于金属的电阻应变效应，金属丝的电阻值随着它所受的机械变形而发生相应变化。4.7系统抗干扰措施一般来说,干扰主要是外界电磁场、接地线不合理和整流电源的交流纹波等原因造成的,即当放大电路输入端输入信号电压Vi=0时,使输出端可能出现交流干扰电压。对于杂散电磁场的干扰,可采取合理布局和屏蔽的抑制措施。将各级的共同端都直接接到直流电源负的共地点,则可克由于接地点安排不正确而引起的干扰服。对于直流电源电压波动引起的干扰,可采用稳压电源供电,并在稳压电源的输入和输出端加一足够大的电解电容或钽电容的滤波电路。对于运算放大器,为防止直流电源的干扰,可在电源引脚和地之间加一钽电容防止低频干扰,加一独石电容防止高频干扰。在进行数据处理之前,一般先要对采样数据进行滤波以消除或减弱被测信号中的噪声干扰。本设计中采用的是平均值滤波,用纯软件的方法来排除噪声干扰,可灵活修改滤波参数。4.8 PI控制算法从螺旋电子秤实现动态称量的过程可以看出，系统中采用了PID控制算法中的PI 控制， 通过软件调节比例系数和采样时间的积分区间，使得给定变频器的控制量为一个恒值，也就使得电磁调速电机的转速为一个恒值，从而使螺旋里的物料稳定，使压力传感器的输出电压保持恒定，实现动态称量。4.9键盘模块的设计键盘输入是人机交互界面中重要的组成部分，它是系统接受用户指令的直接途径。操作者通过键盘向系统发送各种指令或置入必要的数据信息。因此键盘模块设计的好坏，直接关系到系统的可靠性和稳定性。键盘是由若干个按键开关组成，键的多少根据单片机应用系统的用途而定。键盘由许多键组成，每一个键相当于一个机