自动平衡秤系统
电子称的原理及组成
原理及组成电子秤，属于衡器的一种，是利用胡克定律或力的杠杆平衡原理测定物体质量的工具。
电子秤主要由承重系统（如秤盘、秤体）、传力转换系统（如杠杆传力系统、传感器）和示值系统（如刻度盘、电子显示仪表）3部分组成。
按结构原理可分为机械秤、电子秤、机电结合秤三大类。
工作流程工作流程说明：当物体放在秤盘上时，压力施给传感器，该传感器发生形变，从而使阻抗发生变化，同时使用激励电压发生变化，输出一个变化的模拟信号。
该信号经放大电路放大输出到模数转换器。
转换成便于处理的数字信号输出到CPU运算控制。
CPU根据键盘命令以及程序将这种结果输出到显示器。
直至显示这种结果。
使用功能电子秤采用现代传感器技术、电子技术和计算机技术一体化的电子称量装置，才能满足并解决现实生活中提出的"快速、准确、连续、自动"称量要求，同时有效地消除人为误差，使之更符合法制计量管理和工业生产过程控制的应用要求。
质量检定电子秤是国家强制检定的计量器具，他的合格产品是有检定分度值e和细分值D的标准，是受国家计量法保护的产品。
分类1、按原理分：电子秤机械秤机电结合秤多功能电子秤2、按功能分：计数秤计价秤计重秤3、按用途分：工业秤商业秤特种秤4、按放置位置分类：桌面秤指全称量在30Kg以下的电子秤台秤指全称量在30-300Kg以内的电子秤地磅指全称量在300Kg以上的电子秤精密天平5、按精确度分类：I级：特种天平精密度≥1/10万基准衡器II级：高精度天平 1/1万≤精密度<1/10万精密衡器III级：中精度天平1/1000≤精密度<1/1万工业.商业衡器IV级：普通秤1/100≤精密度<1/1000 粗衡器特点1.实现远距离操作；2.实现自动化控制；3.数字显示直观、减小人为误差；4.准确度高、分辨率强；5.称量范围广；6.特有功能：扣重、预扣重、归零、累计、警示等；7.维护简单；8.体积小；9.安装、校正简单；10.特种行业，可接打印机或电脑驱动；11.智能化电子秤，反应快，效率高；专业术语1.最大称量：一台电子秤不计皮重，最大秤重能力（满载值），即所能称量的最大的载荷；2.最小称量：一台电子秤在低于该值时会出现的一个相对误差；3.安全载荷：120%正常称量范围；4.额定载荷：正常称量范围；5.允许误差：等级检定时允许的最大偏差；6.感量：一台电子秤所能显示的最小刻度；通常用“d”来表示；7.最小刻度：起跳值，例︰60Kg×5g，5g即为最小刻度，即最小感量；8.刻度间隔：感量=( e ），表示每一跳会增加多少重量，例如︰300g×0.001g，0.001g即为感量；9.刻度间隔数：如秤由10g起跳，每10g为一刻度直到最大秤量共为多少个刻度数，例如︰100kg×10g，（100×1000）÷10=10000，10000即为刻度间隔数；10.精密度：感量与全称量的比值。
称重系统讲解汇总
称重系统讲解汇总称重系统，顾名思义，是用来测量物体的重量的系统。
它在各种应用中都有广泛的应用，如货物称重、工业生产过程中的材料重量确定、医疗领域的患者体重监测等。
本文将对称重系统的原理、结构和常见类型进行详细介绍。
称重系统的原理：称重系统的基本原理是通过测量物体受到的重力大小来确定其重量。
当物体被放置在秤盘上时，它会受到地球引力的作用，而称重系统会通过传感器等装置测量到这一作用力的大小，并将其转化为相应的重量数值。
称重系统的结构：称重系统通常由称量传感器、信号处理器和显示器等组成。
称量传感器一般被安装在秤盘底部，能够感知到物体对秤盘的作用力。
信号处理器负责将传感器采集到的力信号转化为数字信号，并进行处理。
而显示器用来显示被称重物体的重量数值。
称重系统的类型：根据使用场景和测量精度的不同，称重系统可分为普通称重系统和精密称重系统两种类型。
普通称重系统是指用于一般场合的称重系统，它的主要特点是称量范围较大，但测量精度一般较低。
这类系统通常采用传感器阻抗式称量或电气式称量的原理。
它适用于多种领域，如家用电子秤、货物称重等。
这些系统通常具有较低的成本和较高的可靠性。
精密称重系统是指用于对重量测量精度要求较高的场合的称重系统。
这类系统通常采用电子天平或电子称重传感器等高精度的测量装置。
它广泛应用于实验室、医疗机构、贵金属鉴定等需要精确重量测量的场合。
这些系统具有较高的测量精度和稳定性，但其成本也相对较高。
除了普通称重系统和精密称重系统外，还有一些特殊的称重系统，如动态称重系统和无人机称重系统等。
动态称重系统可用于测量运动状态下的物体重量，如车辆装载重量监测。
无人机称重系统则可以实时监测无人机的重量，以确保其安全运行。
总的来说，称重系统是一种用于测量物体重量的系统，它能够应用于多个领域，如工业制造、医疗健康等。
根据实际需求，我们可以选择适合的称重系统类型来满足不同场景下的重量测量需求。
随着科技不断进步，称重系统的测量精度和稳定性也将不断提高，为我们的生活和工作带来更多的便利。
称重管理系统
称重管理系统1. 系统简介称重管理系统是一个用于管理物体重量信息的系统。
它可以帮助用户记录和管理物体的重量数据，并提供相应的查询、分析和报告功能。
本文档将详细介绍称重管理系统的功能、使用方法和技术实现。
2. 功能需求称重管理系统具有以下主要功能：2.1 记录重量用户可以通过称重管理系统记录物体的重量数据。
系统要求能够支持多种称重设备，如电子秤、机械秤等，并能够自动获取称重设备的数据。
用户还可以手动输入重量数据，以方便管理非电子称的物体。
2.2 查看重量称重管理系统提供了查看重量数据的功能。
用户可以通过系统界面查询任意时间段内的重量数据，并可以按照时间、物体名称、重量等字段进行排序和筛选。
系统还允许用户导出重量数据为Excel或CSV文件，以便进一步分析和处理。
2.3 统计分析系统能够对重量数据进行统计和分析。
用户可以通过系统界面查看重量数据的统计信息，如总重量、平均重量、最大重量等。
系统还提供了对重量数据进行图表展示的功能，用户可以选择折线图、柱状图等不同类型的图表来展示数据。
2.4 报表生成称重管理系统能够生成重量数据的报表。
用户可以根据需要选择不同的报表模板，并设置报表的时间范围和其他参数。
系统将根据用户的配置生成相应的报表，并提供下载或打印的方式进行输出。
2.5 用户管理系统支持多用户管理功能。
管理员可以创建用户账号，并设置不同的权限和角色。
不同角色的用户具有不同的操作权限，如普通用户只能查看和管理自己的重量数据，而管理员可以管理所有用户的数据和权限。
3. 技术实现称重管理系统的技术实现主要包括以下几个方面：3.1 后端开发系统后端使用基于Python的Web框架进行开发。
采用RESTful API设计风格，前后端分离，提供高度可扩展性和灵活性。
后端主要负责处理业务逻辑、数据库操作和数据接口的实现。
3.2 前端开发系统前端采用HTML、CSS和JavaScript进行开发。
使用Vue.js框架和Element UI组件库，实现用户界面的设计和交互功能。
平衡仪原理
平衡仪原理
平衡仪是一种用于测量物体质量或者称重的仪器。
它的原理基于牛顿第二定律，即力等于质量乘以加速度。
平衡仪利用物体受到的重力与弹簧的弹力相平衡的原理来测量物体的质量。
平衡仪通常由一个悬挂系统和一个示数系统组成。
悬挂系统包括一个固定的支
架和一个可移动的秤盘，示数系统则包括一个标尺和一个指针。
当物体放在秤盘上时，它会受到重力的作用而向下施加一个力，这个力会导致秤盘下降，同时弹簧受到挤压而产生弹力。
当秤盘下降到一个平衡位置时，物体受到的重力与弹簧的弹力达到平衡，此时指针指向标尺上的相应刻度，从而可以读取物体的质量。
在平衡仪的使用过程中，需要注意一些影响测量准确性的因素。
首先是环境因素，如空气流动、温度变化等都会对测量结果产生影响，因此在测量时需要尽量避免这些因素的干扰。
其次是秤盘的稳定性，如果秤盘不稳定或者受到外力干扰，也会导致测量结果不准确。
另外，平衡仪本身的精度和灵敏度也会影响测量结果的准确性。
除了常规的平衡仪外，还有一些特殊类型的平衡仪，如电子平衡仪。
电子平衡
仪利用电子传感器来测量物体的质量，具有精度高、操作简单等优点，因此在实验室和工业生产中得到广泛应用。
总的来说，平衡仪是一种用于测量物体质量的重要工具，它的原理基于物体受
到的重力与弹簧的弹力相平衡。
在使用平衡仪时，需要注意环境因素、秤盘稳定性和仪器精度等影响测量准确性的因素。
通过正确使用和维护平衡仪，可以得到准确可靠的测量结果，从而满足实验和生产的需要。
基于PLC的智能组合秤控制系统设计
基于PLC的智能组合秤控制系统设计1控制系统的总体结构方案1.1 智能组合秤的机械结构常规一般的组合秤的结构主要组成部分是一个由多个部件组成的复杂的机械系统，它们分别是：输入斗、主振动器、线振盘、缓存斗、称量斗、传感器、记忆斗和集料斗。
1.2 工作原理组合秤在整个生产流程中扮演着至关重要的角色，而产品包装机则是其中的关键组成部分。
在机器启动后，物料被送至组合式料斗[3]。
主振动机的振动使物料均匀地进入各管线。
经过管道的振动，物料被轻松地送入底部的缓冲器中。
当缓冲器门打开时，物料就可以被卸下来，然后进入底部的称重器中进行称重。
完成称重之后，称重器门又会打开，物料就会再次进入底部的记录器中。
当检测到料斗门关闭时，缓冲斗再次将物料送至料斗。
在称重过程中，在称重过程中，将称重过程与存储过程相结合，使称重过程达到最优。
这时，所选物料斗门开启，物料落入料斗中，最终成袋，完成包装[4]。
PLC被视为整体集成控制系统的关键部分，它能够从称量传感器获取的模拟信息，经由编写的程序和对应的数据进行分析，最终产生一种可靠的控制信息，从而驱动步进电机，实现对指定的料斗门的自动启动。
2智能组合秤的硬件设计2.1 系统整体电气结构设计结合现代称重控制系统的优缺点，本方案以PLC作为核心控制部件，采用主从式分布式控制和测量的基本理论知识，将分布式I/O、传感器、驱动器和执行器等设备连接成链式控制系统，实现组合称重[8]。
系统的电气结构工作图包括重量检测模块、A/D转换模块、料位检测、振机控制和步进电机控制系统。
系统由多个关键组件组成，包括PLC系统核心控制器、称重传感器、步进电机控制系统、光电传感器、主振动器和直线振动器，以及料位检测装置和料位加料装置。
PLC系统核心控制器是下位机的核心，它负责传递生产信息，并接收控制命令。
同时，它还接收来自外部控制器的输入信号，并输出控制信号以实现步进电机的旋转动作[9]。
称重传感器用于采集物料的重量，并将其转换为标准电压信号。
小型称重系统的设计
小型称重系统的设计概述：1.功能需求：1.1秤体结构设计：秤体应采用坚固、稳定的结构，以确保准确的称重结果。
1.2称重精度：系统应具备高精度的称重功能，精度误差应小于设定的容许范围。
1.3数据显示：系统应能准确显示称重数据，并且具备数据记录功能。
1.4单位切换：系统应能支持不同的单位切换，如克、斤、盎司等。
1.5称重范围：系统称重范围应适应市场需求，一般不低于1000克。
1.6自动关机：系统应具备自动关机功能，以延长电池寿命。
2.系统设计：2.1传感器选择：选择合适的称重传感器，如电子称重传感器，能够实时检测物体的质量。
2.2数据处理：通过微控制器（MCU）对传感器采集到的数据进行处理，包括滤波、校准等，以提高称重精度。
2.3显示与操作：通过液晶显示屏显示称重数据，并提供操作按键以实现功能切换、单位选择等。
2.4电源管理：采用锂电池供电，通过电源管理芯片实现对电池电量的监测和管理，并实现自动关机功能。
2.5外部接口：系统应提供USB接口，便于数据传输和充电。
3.系统流程：3.1开机自检：系统上电后，进行自检功能，包括显示器显示功能、键盘功能、传感器读取功能等，确保系统正常运行。
3.2数据测量与处理：当用户将物体放置在秤体上时，传感器将物体的质量转换为电信号并传输给MCU，MCU对信号进行处理和计算，最终将结果显示在液晶屏上，并进行数据记录。
3.3单位切换：通过按键选择功能，用户可以切换不同的计量单位，系统将根据用户选择进行数据转换和显示。
3.4关机管理：当一段时间内没有进行操作时，系统将自动进入待机状态，一段时间后自动关机，以节省电池能量。
4.系统测试：4.1精度测试：通过将已知质量的物体放置在秤体上进行称重，与已知值进行比对以测试系统的精度，并进行误差分析。
4.2稳定性测试：在不同的测量条件下，测量同一物体多次，检测称重结果的稳定性和精度。
4.3功能测试：测试系统的各项功能是否正常，包括单位切换、自动关机、数据记录等。
称重解决方案
称重解决方案背景：在现代工业生产中，称重是一个非常重要的环节。
无论是在仓储、物流、制造、食品加工、医疗等行业，都需要对物体进行精确的称重，以保证生产质量和工作效率。
为了满足这一需求，各种称重解决方案被广泛应用于不同行业，从简单的手动秤到高度自动化的称重系统。
本文将介绍几种常见的称重解决方案，讨论其特点和应用场景。
一、手动秤手动秤是最简单的称重解决方案之一。
它通常由一个简单的秤盘和一个指针组成。
用户将物体放在秤盘上，通过读取指针指示的重量来确定物体的重量。
手动秤主要用于小规模的称重需求，例如家庭使用、小型商店等。
优点是成本低、易于使用，但精度和效率相对较低，适用于粗略的称重任务。
二、台秤台秤是一种更为精确和稳定的称重解决方案。
它通常由一个大型的秤盘和一个数字显示屏组成。
用户将物体放在秤盘上，秤会自动显示物体的重量。
台秤可以根据不同的需求分为各种类型，如台秤、式秤、无可视显示器的台秤等。
台秤具有较高的精度和稳定性，适用于中小规模的称重任务，例如超市、快递中心、工厂等。
三、动态称重系统对于大规模的称重需求和高度自动化的生产环境，动态称重系统是一种理想的解决方案。
它通常由多个传感器、控制器和计算机系统组成。
物体通过传送带或其他设备从一个点移动到另一个点，同时称重系统会实时记录物体的重量并进行数据处理。
动态称重系统可以实现高速称重、自动分类和数据整合等功能，提高生产效率和减少人工成本。
这种解决方案广泛应用于物流、仓储和制造行业。
四、专用称重设备在某些特定的行业中，需要使用一些专门设计的称重设备来满足特殊需求。
例如，在食品加工行业，需要使用带有滚筒或螺旋输送机的称重设备来快速称重和包装食品。
在医疗行业，需要使用精确度极高的称重设备来对药品和病人进行称重。
这些专用称重设备通常具有特定的功能和特点，以满足特定行业的要求。
综上所述，称重解决方案在现代工业生产中起着重要的作用。
从简单的手动秤到高度自动化的动态称重系统，不同的解决方案适用于不同的需求和行业。
自平衡电磁秤空间状态控制系统的设计
Ｖｏ ｌ ＿ １ ６ Ｎｏ ． ２
Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
自平衡 电磁 秤 空 间状 态 控 制 系统 的设 计
许 晓东 。 ， 周 骥平 ¨ ，ＨＯＮＬ Ｒ ｏ ｂ ｅ ｒ ｔ
（ １ ．扬 州 大 学 机 械 工 程 学 院 ，江 苏 扬 州 ２ ２ ５ １ ２ ７ ； ２ ．福 特王 根 应 用 科 技 大 学 ， 德 国 福特王根 ７ ８ １ ２ Ｏ ）
作 用下 ， 悬臂 梁变 形产 生反作 用力 ， 通 电螺线 管上 产 生安 培 力． 其 中悬 臂梁 产 生 的反 作 用 力 与悬 臂 梁 的 挠性 成 正 比， 安 培力 与通 电线 圈中 的电流成 正 比 ，即
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ —１ Ｏ一１ ４ ． ＊ 联 系人 ，Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｊ ｐ ｚ ｈ ｏ ｕ ＠ｙ ｚ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ａ ｎ ．
摘 要 ：自平 衡 电磁 秤 是 一 种 高 精 度 和 高 性 价 比的 动 态 称 重 装 置 ． 通 过对电磁秤基本 结构的分析 ， 依 据 其 技
术特点及实际运用的需求 ， 构 建 了 白平 衡 电磁 秤 的 精 确 控 制 系 统 ； 在 此 基 础 上 运 用 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ建 立 了 相 应 的 仿真模型． 模拟分析结果表 明： 该 精确 控 制 系统 能够 实 现 自我 调 节 平 衡 功 能 ， 使 称 重 系 统 不 受 被 测 物 体 初
１ 物 理 系统 及 线 性 状态 控 制
１ ． １ 自平衡 电磁秤 的 基本结 构 具有 自我调节 平 衡 能 力 的称 重 系 统 由悬 臂 梁 、 电阻 电桥 、 放 置在 固定磁 场 内的通 电螺线 管 和 电流 源组 成 （ 如
图 １所 示 ） ．
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自动平衡秤系统（控 制系统复域设计）
自动化2011级 西南石油大学
自动平衡秤能够自动完成称重操作，其示意图如下所示。称重时由下 面一个电动反馈环节控制其自动平衡，图中所示为无重物时的状态。 图 重物中一，方x是还砝有码一W个c离黏枢性轴阻的尼距器离，；其代到称枢重轴物的W距将离放l置i=2在0c离m。枢平轴衡lw=秤5m系处统，的 有关参数如下：（自动平衡秤系统在课本161页）
此时，系统的调节时间为
ts
4.4
4.4 4.49
0.98s
（∆=2 %）
满足设计指标（3）ts≤2s （∆=2%）
MATLAB分析：
G=zpk([-6.93+6.93i -6.93-6.93i],[0 0 -13.68],1);
z=0.5;figure(1);rlocus(G);
绘制系统的根轨迹
sgrid(z,'new');axis([-10 5 -10 10]);
figure(2);rlocus(G);hold on;
求阻尼比为0.5时根轨
益
K=25.5;rlocus(G,K);
sys=tf([3.0596],[0.05 1.9688 17.6946 122.3838]); 闭
统描述
figure(3);t=0:0.01:3;step(sys,t);grid
设计后的系统达到以下性能指标要求： 1）阶跃输入下：Kp=∞，ess（∞）=0。 2）欠阻尼响应：ξ=0.5。 3）调节时间：ts≤2s （∆=2%）。
解题思路：
通过审题以及题目的设计要求，按照以下步骤解题：
建立模型，绘制信号流图（模拟框图）
写出闭环特征方程（根轨迹方程）
由梅森公式求系统闭环传递函数 绘制根轨迹图
fl
2 i
)(
s
k
f
ks
பைடு நூலகம்km
)
Wcli
Ki
K
m
K
s
系统的闭环特征方程为： 将参数带入方程得：
s(Js fli2)(s k f kskm) WcliKiKmKs 0
0.05s(s 8
3)(s
Km
10
) 4.8
10
Km
0
令K*=1K0m
，则：
s(s 8 3)(s K*) 96 K* 0
lwW (s)
Wc X (s)
flisY (s)
电机输入电压 电机的传递函数
vm (t) Ki y K f x
m(s) Km Vm (s) s(Tms 1)
Vm (s) KiY (s) K f X (s)
m (s) Km Vm (s) s
（式中：θm为输出轴转角；Km为电机传递系数；Tm为电机机电时间常数，与系统时间
枢轴惯量J=0.05kg*m*s2,
电池电压Ebb=24V，
黏性阻尼器的阻尼系数f=10√3kg*m*s/rad, 反馈电位计增益Kf=400V/m,
导引螺杆增益Ks=（1/4000π)m/rad,
输入电位计增益Ki=4800V/m,
砝码Wc的质量依称重的范围而定，本例Wc=2kg
要求完成以下设计工作： 1）建立系统的模型及信号流图。 2）在根轨迹图上确定根轨迹增益K*的取值。 3）确定系统的主导极点。
系统的单位阶跃响应
Root Locus 10
8 6 4 2
Root Locus
10 0.5
8
System: G
6
Gain: 25.5
Pole: -4.51 + 7.8i
4
Damping: 0.501
Overshoot (%): 16.2
2
Frequency (rad/sec): 9.01
Imaginary Axis Imaginary Axis
0
0
-2
-2
-4
-4
-6
-6
-8
-8
0.5
-10
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
-10 -10
-5
0
5
Real Axis
Real Axis
自动平衡秤系统根轨迹图
ξ=0.5时系统的主导极点
题目要求ξ=0.5 求取ξ=0.5时的闭环特征方程根
点并计算此时ts
Matlab仿真
确定主导极
解：建立平衡运动方程。设系统略偏其平衡状态，偏差角
y
li
因J
d 2
dt 2
扭矩，故平衡秤关于枢轴的扭转矩方程为
J
d 2
dt 2
lwW
xWc
fl
2 i
d
dt
Js2 Y (s)
li
常数相比可略去不计。）
由上述的三个方程可画出系统的信号流图，如下图所 示
W(S) 物体 质量
-fli
L1
lw Js2
li/Js
Y (s)
li
sY (S)
l/s
输入 Y (s) 节点 Vm (s)
Ki
L3
电机 (m)
Km/s L2
-Kf
导引 螺杆
Ks
X（s）测 量值
-Wc
由信号流图可看出在Y(S)之前有一个纯积分环节， 所以该系统为Ⅰ型系统，当输入为阶跃输入时，能 实现Kp=∞，ess（∞）=0，满足性能指标要求（1）。
-4 -6
-1-38 .86
6.93+j6.9 3
60o 0
-10
-35
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
Real Axis
在根轨迹图上作ξ=0.5阻尼
比线（β=arccosξ=60o）
得到s1,2=-4.49 j7.77， s3=-30.4
6.93-j6.93 s2
根据模值条件
n
s pi
根轨迹方程：
s(s 8 3) 96
K*
1
s2(s 8 3)
K
*
(s 6.93
j6.93)(s 6.93 s2 (s 13.86)
j6.93)
1
Root Locus 10
8
6
绘制概略根轨4 迹图
2
0.5
j
s1
Imaginary Axis
0
-2
s3 -30.4
K*
i 1 m
szj
j 1
，求得
ξ=0.5时，K*=25.5
所以要求放大器提供附加增益，使得Km=10π * K* =801rad/s*V
在上述设计中 s1,2 4.49 j7.77, s3 30.4
显然s1,2为系统主导极点，；S3为系统非主导极点，对动 态响应的影响很小，可略去不计。
由系统的信号流图，根据梅森公式，求得系统闭环传递函数为：
X (s) W (s)
1 ( fli2
/
Js) (KmKs K f
lilwKi KmKs / Js3 / s) (li Ki KmKsWc / Js3) ( fli2KmKs K f
/
Js2 )
s(Js
lwli ki k m k s