基于射頻技術(shù)無線稱重系統(tǒng)設(shè)計思路及實現(xiàn)方法研究

為了能夠滿足汽車行業(yè)需求，我國開發(fā)了一種基于射頻技術(shù)的地磅無線數(shù)傳模塊  來實現(xiàn)地磅稱重傳感器和稱重顯示器之間的無線數(shù)據(jù)傳輸問題，并且將其與傳統(tǒng)的地磅稱重系統(tǒng)相結(jié)合后研發(fā)出了一種新型的地磅無線稱重系統(tǒng)。因此，本文針對基于射頻技術(shù)地磅無線稱重系統(tǒng)設(shè)計思路及實現(xiàn)方法進行了簡單的分析。

地磅傳感器和稱重顯示器之間的數(shù)據(jù)傳輸線還需要進行鋪設(shè)就會花費大量的時間、財力、人力以及物力，而且成本還非常的高。除此之外，就是吊桿臺秤等不固定的場合，有線的數(shù)據(jù)傳輸基本上是不可靠甚至是不可能的了。

一、地磅無線稱重系統(tǒng)的設(shè)計思路

傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)就是利用壓力傳感器在稱重現(xiàn)場的工作后，通過電纜將數(shù)據(jù)傳送到放置在控制室的稱重顯示屏上。一般使用的都是RS—232、RS—485的串口電纜進行的數(shù)據(jù)傳輸.因為其鋪設(shè)的成本高，而且在遇到場合不固定的情況下，很難開展工作，所以，才研發(fā)出了無線稱重系統(tǒng)。地磅無線稱重系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的稱重系統(tǒng)產(chǎn)生的，它是利用無線數(shù)傳模塊將RS—232、RS—485的有線數(shù)據(jù)傳輸進行了替代，使壓力傳感器進行工作后的數(shù)據(jù)直接利用無線進行傳輸?shù)椒Q重顯示屏上的。這種地磅無線數(shù)據(jù)的傳輸方式還可以分為近距離和遠距離兩種，稱重的現(xiàn)場和控制室一般都會是可視的范圍內(nèi)，比如高速路計重收費等，就可以采用近距離的無線傳送方式。對于那種場合不固定等需要進行無線稱重時，就可以選用遠距離的數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)姆绞健＝嚯x的地磅無線傳輸方式又可以分為兩種，其中紅外無線通信的方式容易受到干擾等，因此，地磅無線稱重系統(tǒng)最佳的無線通信方式的選擇就是射頻通信方式。射頻通信方式所含的技術(shù)主要是藍牙技術(shù)、Home RF等，其中成本比較高的有藍牙技術(shù)、Home RF等，而ZIGBEE的傳輸距離是比較近的,由此可見，它們都不太適合本無線稱重系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，由此，針對這些情況，選擇美國的對短距離無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕鉀Q方案，進行了分析和研究，并自行的開發(fā)出了一個無線數(shù)傳模塊，從而將上述的問題解決了，使得無線稱重系統(tǒng)的設(shè)計得到了完善。

二、實現(xiàn)方法

上圖是地磅無線稱重系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要稱重的物體通過承重板時，壓力傳感器就會將其所得到的壓力信號轉(zhuǎn)化成模擬的電信號，通過運放的電路放大后，傳送給A/D轉(zhuǎn)化器的模擬輸入端中,最后進行采樣得到準(zhǔn)確的數(shù)值.當(dāng)采樣值通過了無線的數(shù)傳模塊傳送后.就會在稱重顯示屏上顯示其稱重的信息.與此同時,還可以選擇將其信息同時傳送給打印機或者儲存,甚至是通過串口將其發(fā)送到上位的PC機中。下面簡單的介紹一下每一個環(huán)節(jié)的功能：

1.數(shù)據(jù)采集終端  

它是通過稱重的傳感器和信號放大器等組成的，它能夠?qū)⒎Q重物的壓力信號轉(zhuǎn)化成后期工序所需的模擬電信號，然后在經(jīng)過放大和A/D轉(zhuǎn)化電路進行轉(zhuǎn)化后，得到數(shù)字化的采樣值，最后把采樣值通過RS—232傳遞給無線數(shù)傳模塊。

2.無線數(shù)傳模塊

它是由兩個部分組成的。一個是無線收發(fā)芯片，另一個是微控制器。它主要的任務(wù)就是將數(shù)據(jù)采集終端和稱重顯示器之間的無線數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)。它不僅是現(xiàn)階段新型的無線稱重系統(tǒng)中最重要的一部分，也是地磅無線稱重系統(tǒng)誕生的前提。如果沒有無線數(shù)據(jù)模塊的研發(fā)，就不會有現(xiàn)階段的地磅無線稱重系統(tǒng)。

3.稱重顯示器

這個包含的內(nèi)容比較多，主要有微控制器、數(shù)碼管顯示器、鍵盤等，還有外接的比如打印機、數(shù)碼管大屏幕、PC機等.它是將地磅無線數(shù)傳模塊傳送的數(shù)據(jù)進行顯示的,不僅如此,它還能將數(shù)據(jù)進行儲存、打印等,主要內(nèi)容就是稱重的信息、運輸?shù)能囂?、貨號、日期和時間等,方便日后的統(tǒng)計和檢查等.

三、其性能的測試

1.準(zhǔn)確率

不管是地磅無線稱重系統(tǒng)還是日常生活中人們使用的稱重工具等，能夠精確的將物體的重量稱出來，就是其最重要的功能了。從無線數(shù)傳模塊中的硬件和軟件兩個方面，都可以提高無線稱重系統(tǒng)的采樣精確度。硬件方面則采用CIRRUS LOGIC公司的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片，其型號為CS5532,它能夠?qū)⑤斎氲哪M電壓，最大精度的轉(zhuǎn)化成數(shù)字來那個。通過測試后發(fā)現(xiàn)可以達到16位的有效值，然后就需要在數(shù)據(jù)采集的終端電路的設(shè)計上做到模擬地和數(shù)字地的分開，從而減少系統(tǒng)遭到干擾的可能性。而再軟件的方面，則是使用了數(shù)字的形態(tài)濾波，將系統(tǒng)的干擾值大大的降低了，而且，通過測試后得知其精準(zhǔn)度已經(jīng)能夠達到千分之三點三了。按照要求來看，已經(jīng)達到了三級表的要求了

2.可靠率

針對這幾個問題，對無線數(shù)傳模塊進行了以下幾方面的調(diào)整：

（1）物理層

將傳輸數(shù)據(jù)方式調(diào)整為差分曼切斯特編碼的方式后，為通信同步的問題提供了保障。

（2）將糾錯信道編碼技術(shù)和FSK的調(diào)試方式相結(jié)合，提高了數(shù)據(jù)抗突發(fā)以及隨機干擾的能力。

（3）數(shù)據(jù)鏈路層

將原有的編碼進行了數(shù)據(jù)幀校驗，使得數(shù)據(jù)到達用戶應(yīng)用層時的可靠性能夠得到保障。

（4）應(yīng)用層

通過單片機軟件對需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行了封裝等方式，從而提高了通信的可靠率。下圖為無線數(shù)傳模塊的應(yīng)用電路示意圖。

綜上所述，地磅無線稱重系統(tǒng)的研發(fā)，使得我國高速路計重收費、車輛超載檢測以及場合不固定的稱重檢測等問題得到了良好解決。