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作者：PanHongliang

仅供个人学习

基于CS5532的高精度自动称重系统设计

关键字：中继器CMOS霍尔传感器加密IC卡运动传感

本文介绍了基于Crystal公司的高精度24位串行A／D转换器CS5532的自动称重系统设

计。配合电磁振动器构成的振动传送机构，以及点阵型液晶显示模块，可达到简便易用、自动定

量的目的。

在茶叶、药品、味精、白糖等颗粒状产品的包装现场，需要精确、操作简便的称重装置和

快速、可靠的给料机构。可利用单片机控制技术设计自动称重系统，实现物料的实时称重

与定量输送，从而克服传统机械称重设备精度低、操作复杂、需人工送料等缺点，对提高

产品整体的包装效率起到关键性作用。本文介绍了基于Crystal公司的高精度24位串行A

／D转换器CS5532的自动称重系统设计。配合电磁振动器构成的振动传送机构，以及点

阵型液晶显示模块，可达到简便易用、自动定量的目的。

1系统原理

系统原理框图如图1所示。称重传感器和A／D转换器，负责采集物料重量的实时数

据；双向晶闸管和电磁振动器，为物料的移动送料提供动力；过零点检测电路负责检测交

流电的过零点，为晶闸管的触发提供同步点；LCD液晶显示和按键可方便用户的操作与观

察；闸门电机和闸门，用于释放在物料槽中达到设定重量的物料。

首先，操作者设置称重定值、送料速度等，并启动系统。接着，电磁振动器在单片机

的控制下做规律性振动，把物料从给料通道送往物料槽。与此同时，A／D转换器不断地

检测称重传感器的输出，转换成数字量，并传送给单片机处理。经过数字滤波、标度变换

后，一方面在LCD模块显示出瞬时物重，另一方面进行称重比较判断，根据一定算法控制

电磁振动器的振幅。当达到设定值时，停止送料，并检测红外传感器的信号，打开闸门释

放物料，从而实现自动称重。

2系统硬件设计

2．1传感器与数据采集

本系统采用的传感器为台湾Mavin公司的高精度NBA系列铝合金单点式称重传感

器，为电阻应变式传感器。根据电阻应变式传感器的原理，四片应变片构成全桥桥路，在

电桥供电端施加恒定的直流电压，则电桥输出端的电压将与其上所承受的压力成正比，由

此可根据输出电压的不同来测量重量。

该传感器量程为3kg，灵敏度为2mV／V，精度为0．02％F．S．。当采用5V电源供

电时，满量程输出为10mV，最小分辨力为2μV。为采集如此微弱的信号，需设计好信号

调理电路，并且对A／D转换器提出严格的要求。图2为称重传感器与CS5532的接口电

路。传感器的输出信号经过滤波电路，消除信号中的串模、共模干扰以及高频干扰信号后

进入A／D转换器。

为了满足小信号测量精度要求，在ADC方面本系统采用的A／D转换器CS5532为C

rystal公司的高精度24位串行A／D转换器。它是高集成度的△-∑模／数转换器，由于运

用了电荷平衡技术，其性能可以达到24位。该系列ADC非常适合测量称重仪表、过程控

制、科学和医疗等应用领域的单／双极性小信号。

芯片内部有一个极低噪声的斩波稳定仪表放大器，其增益可选择为2n(n=O～6)，扩大

了信号输入范围，允许小信号的输入，提高了系统的动态特性。其在50Hz的共模抑制比

典型值可达120dB，这对从高共模电压中检测出微弱的差分电压信号是十分有利的。内部

还有一个4阶的△一∑调制器，其后跟随一个数字滤波器，能提供10种可供选择的输出字

速率。ADC内部还有一个与SPI兼容的三线串行接口。另外，利用CS5532内部的校准系

统(包括自校准和系统校准)，可设置ADC传递函数的零点以及增益斜率，从而消除系统通

道的失调和增益误差。

2．2电磁振动器机械结构与工作原理

如图3所示，电磁振动器的机械结构主要包括衔铁、电磁铁及线圈、板弹簧、给料槽

以及机座等部分。给料槽的往复运动是依靠电磁振动器的电磁铁和衔铁之间的脉冲吸引力

F的产生与消失实现的。

如图4所示，通过移相触发的方式调节双向晶闸管的控制角α，即调节双向晶闸管的

触发时刻t1和t2，可改变激振线圈中的平均供电电压，进而改变