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电子秤信号无线收发方案的研究与实施

时间:2017-08-04 15:09   来源:http://www.shzrhq.com   访问量:

本文提出了一种电子秤信号无线发射与接收方案,并对该方案的实施原理、硬件构成和应用电 路设计等进行了详细的分析与说明。

引言

电子秤的发展经历了从有线到无线的发展过 程,同样,随着称重技术的发展及市场对称重的新要 求,许多使用场合会对称重提出远距离测试的要求。 如:公路车辆超载遥测、货场多秤体远距称重等等, 以满足称重管理现代化的要求。

称重信号发射和接收方式有多种形式,如:调幅 方式、调频方式、混合方式等。鉴于频率调制具有抗 干扰性强的优点,加之硬件电路容易产生代表精确 重量的脉冲频率,且该脉冲频率正是通常积分式A/ D转换器所要的输出信号,非常便于采集和CPU 制处理,因此,将代表重量的脉冲频率信号通过调制 发射和解调接收技术来实现无线传输,是一种较为 理想的工作方式。

在本方案中,将放大器、电压频率变换器和发射 电路都安装在秤体上,用充电电池'即图2中标记为 Ec12v直流电源)作为传感器和线路的供给电 源,产生并发射出频率与重量有严格线性关系的脉 冲串。将电子秤其余电路设计成独立结构,构成称重 控制显示仪表。

在距秤体550米的范围内,接收电路能够接收 并解调出原重量脉冲频率信号,此信号经转换成为 重量显示值,其具体数据及实测结果见表1。从表1的实测数据分析其称重精确度完全符合GB/ T14249.3—93电子衡器通用技术条件》中规定的III级衡器技术要求,实现了远距离称重目的。

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电子秤的遥测,既克服了拖线带来的不便,也 解决了二次仪表安装在秤体上的弊端如:安装在 吊勾秤上,显示不清晰,且无法进行功能操作与实 时调控等)。由于称重信号接收装置是独立整体,还 可实现多功能操作、显示多台秤的称重以及方便与 计算机联网,实现称重现代化管理,非常具有实用 价值和发展前景。

1.远距测试实施方法

1.1传感器输出并经放大后的电压信号,将其变换成代表重量的脉冲频率作为调制信号;

1.2采用调频方式发射和接收解调;

1.3为确保称重精度,接收机必须能够检测出发射 机电池电压最低使用电压值。

为了符合我国规定的民用无线电频段,载频采 C频段,范围为72.5~74.5MHZ

2.发射系统的设计

发射系统原理及电路原理分别见图1、图2

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电路由四部分组成:高频主振、频率键控调制 器、信号放大电路及功率放大电路;电池不足检测及 控制电路。整个发射系统有如下技术指标:

发射频率:在载频c频段范围内取值) 调频频偏Af=f2-f1本设计确定为150KHZ);

当电池不足时发射频率f2为键控调幅信号;

发射功率1~1.2W;

电池电压:12V耗电100mA;

2.1高频主振由图2中的BGpBGi分别组成两个 晶体稳频振荡器。BG1电路产生LBG2电路产生L 调频频偏Af=frf1f1高频信号通过C$耦合到选通 1电路,t高频信号通过C)耦合到选通门2 路。

2.2频率键控调制器:由两个选通门电路组成。选通门1电路由81,82,高频扼流圈L2L$L)及偏:

R7R;组成;选通门2电路由D3D)高频扼流圈 L6L&L8及偏置电阻R9Rw组成。当D1~D)正端无 选通信号调制脉冲),两个门路均处于关闭状态。 电路中与fi脉冲极性相反,只有t为高电平时, 选通门2电路中的DyD)才导通,使得&信号能通 过选通门2,送到高频激励级及功放级,由无线发射 出去。当&变为低电平,而f1为高电平时,门2 闭,选通门1电路中的导通,这样f1信号通 过门1发送出去。如此一开一合的循环,从发射系 统中输出调频信号。

2.3信号放大及功放:由BG$BG)组成,其作用 是把调频信号加以放大,电路中,9=、仏和L12Cu~ CM均谐振在f1&的载波频率上。

2.4电池不足检测及控制电路:利用CD4011双输 入四与非门和电压比较器LM358组成。电池正常供 电,LM3583脚电压高于2脚电压,它的1脚输 出为高电平,不影响CD40114输出fi脉冲,当电 池电压低于正常供电范围时,则同相端电压低于反 相端电压,比较器输出变为低电压,从而控制 C840113和门4的逻辑状态,最终使f1信号不 能发送出去。这样,从发射系统输出的就是键控调 幅调制波。图中W1是用来预调电池不足控制值 的。

3.接收系统

为了有效地接收与解调出发射系统发出的重 量脉冲串,接收系统应具备如下基本技术指标。

与发射频率f1t相一致的接收频率;

本振频率比&高出10.5MHZ;

中频频率为10.5MHZ;

灵敏度:"7UV;

静噪衰减:65dB;

电源电压:12V耗电25mA

接收系统电路主要有高频调频电路、调频中放 电路、调幅信号检测及控制报警电路,其原理框图 见图3、电路原理见图4

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3.1调频电路:由调频调谐及变频电路IC1组成。 该芯片内部电路包括高放、混频和本振电路。高频 信号从天线输入,通过L1C1选频调谐回路来耦合 IC11脚,经过高频放大后的信号由3脚输 出,送给混频输入的4脚。同时7脚产生的本振信 号也给混频器。混频产生中频信号由6脚输出,中 频频率为10.5MHZ调频频偏150KHZ中频信号通 L3C5TX2选频送往IC2调频中频放大电路。 3.2中放电路IC2内部包括:三级差分放大、滤波 器、调频检波器、电平检波器、静噪电路和稳压器。 lishingic21脚是中频信号输入端,信号通过内部电路放大、滤波和调频检波,然后由8脚解调出原调制信 fi重量脉冲频率信号),完成了接收解调任务。

3.3信号及电压检测电路IC3构成,IC3的一部 分用于发射系统低电压状态发射出的信号鉴别,以 剔除非正常称重信号,减少误测量;C3的另一部分 构成接收系统低电压检测。二种检测都可通过报警 电路报警,提示发射、接收系统是否处在正常状态。

由于电子秤是高精度计量产品,其计量准确度 在国家标准中都有严格而明确的规定,因此除代表重量的脉冲频率与重量有严格的线性关系外,如何 在发射与接收时严格保持这种线性关系,使信号不 失真就显得至关重要。因此,对电路中相关件的选择 及参数的确定必须在实际试制中予以充分的调试确 认,这是在应用本系统时需要引起重视的一个问题。

 


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