基于射頻技術(shù)無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統設計思路及實(shí)現方法研究

為了能夠滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)需求，我國開(kāi)發(fā)了一種基于射頻技術(shù)的地磅無(wú)線(xiàn)數傳模塊  來(lái)實(shí)現地磅稱(chēng)重傳感器和稱(chēng)重顯示器之間的無(wú)線(xiàn)數據傳輸問(wèn)題，并且將其與傳統的地磅稱(chēng)重系統相結合后研發(fā)出了一種新型的地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統。因此，本文針對基于射頻技術(shù)地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統設計思路及實(shí)現方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

地磅傳感器和稱(chēng)重顯示器之間的數據傳輸線(xiàn)還需要進(jìn)行鋪設就會(huì )花費大量的時(shí)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(chǎng)合，有線(xiàn)的數據傳輸基本上是不可靠甚至是不可能的了。

一、地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統的設計思路

傳統的稱(chēng)重系統就是利用壓力傳感器在稱(chēng)重現場(chǎng)的工作后，通過(guò)電纜將數據傳送到放置在控制室的稱(chēng)重顯示屏上。一般使用的都是RS—232、RS—485的串口電纜進(jìn)行的數據傳輸.因為其鋪設的成本高，而且在遇到場(chǎng)合不固定的情況下，很難開(kāi)展工作，所以，才研發(fā)出了無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統。地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統是基于傳統的稱(chēng)重系統產(chǎn)生的，它是利用無(wú)線(xiàn)數傳模塊將RS—232、RS—485的有線(xiàn)數據傳輸進(jìn)行了替代，使壓力傳感器進(jìn)行工作后的數據直接利用無(wú)線(xiàn)進(jìn)行傳輸到稱(chēng)重顯示屏上的。這種地磅無(wú)線(xiàn)數據的傳輸方式還可以分為近距離和遠距離兩種，稱(chēng)重的現場(chǎng)和控制室一般都會(huì )是可視的范圍內，比如高速路計重收費等，就可以采用近距離的無(wú)線(xiàn)傳送方式。對于那種場(chǎng)合不固定等需要進(jìn)行無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重時(shí)，就可以選用遠距離的數據無(wú)線(xiàn)傳輸的方式。近距離的地磅無(wú)線(xiàn)傳輸方式又可以分為兩種，其中紅外無(wú)線(xiàn)通信的方式容易受到干擾等，因此，地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統最佳的無(wú)線(xiàn)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(jiàn)，它們都不太適合本無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統的數據傳輸，由此，針對這些情況，選擇美國的對短距離無(wú)線(xiàn)數據傳輸的解決方案，進(jìn)行了分析和研究，并自行的開(kāi)發(fā)出了一個(gè)無(wú)線(xiàn)數傳模塊，從而將上述的問(wèn)題解決了，使得無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統的設計得到了完善。

二、實(shí)現方法

上圖是地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統的組成結構。當需要稱(chēng)重的物體通過(guò)承重板時(shí)，壓力傳感器就會(huì )將其所得到的壓力信號轉化成模擬的電信號，通過(guò)運放的電路放大后，傳送給A/D轉化器的模擬輸入端中,最后進(jìn)行采樣得到準確的數值.當采樣值通過(guò)了無(wú)線(xiàn)的數傳模塊傳送后.就會(huì )在稱(chēng)重顯示屏上顯示其稱(chēng)重的信息.與此同時(shí),還可以選擇將其信息同時(shí)傳送給打印機或者儲存,甚至是通過(guò)串口將其發(fā)送到上位的PC機中。下面簡(jiǎn)單的介紹一下每一個(gè)環(huán)節的功能：

1.數據采集終端  

它是通過(guò)稱(chēng)重的傳感器和信號放大器等組成的，它能夠將稱(chēng)重物的壓力信號轉化成后期工序所需的模擬電信號，然后在經(jīng)過(guò)放大和A/D轉化電路進(jìn)行轉化后，得到數字化的采樣值，最后把采樣值通過(guò)RS—232傳遞給無(wú)線(xiàn)數傳模塊。

2.無(wú)線(xiàn)數傳模塊

它是由兩個(gè)部分組成的。一個(gè)是無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片，另一個(gè)是微控制器。它主要的任務(wù)就是將數據采集終端和稱(chēng)重顯示器之間的無(wú)線(xiàn)數據進(jìn)行傳輸的環(huán)節。它不僅是現階段新型的無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統中最重要的一部分，也是地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統誕生的前提。如果沒(méi)有無(wú)線(xiàn)數據模塊的研發(fā)，就不會(huì )有現階段的地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統。

3.稱(chēng)重顯示器

這個(gè)包含的內容比較多，主要有微控制器、數碼管顯示器、鍵盤(pán)等，還有外接的比如打印機、數碼管大屏幕、PC機等.它是將地磅無(wú)線(xiàn)數傳模塊傳送的數據進(jìn)行顯示的,不僅如此,它還能將數據進(jìn)行儲存、打印等,主要內容就是稱(chēng)重的信息、運輸的車(chē)號、貨號、日期和時(shí)間等,方便日后的統計和檢查等.

三、其性能的測試

1.準確率

不管是地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統還是日常生活中人們使用的稱(chēng)重工具等，能夠精確的將物體的重量稱(chēng)出來(lái)，就是其最重要的功能了。從無(wú)線(xiàn)數傳模塊中的硬件和軟件兩個(gè)方面，都可以提高無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統的采樣精確度。硬件方面則采用CIRRUS LOGIC公司的24位A/D轉換芯片，其型號為CS5532,它能夠將輸入的模擬電壓，最大精度的轉化成數字來(lái)那個(gè)。通過(guò)測試后發(fā)現可以達到16位的有效值，然后就需要在數據采集的終端電路的設計上做到模擬地和數字地的分開(kāi)，從而減少系統遭到干擾的可能性。而再軟件的方面，則是使用了數字的形態(tài)濾波，將系統的干擾值大大的降低了，而且，通過(guò)測試后得知其精準度已經(jīng)能夠達到千分之三點(diǎn)三了。按照要求來(lái)看，已經(jīng)達到了三級表的要求了

2.可靠率

針對這幾個(gè)問(wèn)題，對無(wú)線(xiàn)數傳模塊進(jìn)行了以下幾方面的調整：

（1）物理層

將傳輸數據方式調整為差分曼切斯特編碼的方式后，為通信同步的問(wèn)題提供了保障。

（2）將糾錯信道編碼技術(shù)和FSK的調試方式相結合，提高了數據抗突發(fā)以及隨機干擾的能力。

（3）數據鏈路層

將原有的編碼進(jìn)行了數據幀校驗，使得數據到達用戶(hù)應用層時(shí)的可靠性能夠得到保障。

（4）應用層

通過(guò)單片機軟件對需要發(fā)送的數據進(jìn)行了封裝等方式，從而提高了通信的可靠率。下圖為無(wú)線(xiàn)數傳模塊的應用電路示意圖。

綜上所述，地磅無(wú)線(xiàn)稱(chēng)重系統的研發(fā)，使得我國高速路計重收費、車(chē)輛超載檢測以及場(chǎng)合不固定的稱(chēng)重檢測等問(wèn)題得到了良好解決。