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定量给料秤信号滤波的设计

编辑:潍坊联耀机电设备有限公司时间:2021-03-17

  据悉,定量给料秤在工作时,通常会存在机械振动、工频噪声、电磁辐射等干扰因素,所以称重传感器的输出信号通常存在严重的噪声信号,另外信号采集的分辨率要达到0.8μV,须用信号滤波来增进每路称重信号的质量,因此滤波是称重信号采集的一个很重要的部分。信号滤波包括无源滤波电路和数字滤波。先把称重传感器的输出端信号送入RLC组成的无源滤波电路中,然后对AD转换器输出的数字量,采用数字滤波进一步滤除信号中的噪声。

  由于电阻应变片称重传感器的输出信号是一个缓变的信号,信号频率较低,所以本课题的无源滤波电路设计成低通滤波。下图是一路称重传感器输入通道的低通滤波电路。

  称重传感器的差分输出从SIN1-、SIN1+端口进入滤波电路∶

  (1)L1、L2为铁氧体磁珠,它和后续的Cl、C2、C5、C6构成对地的低通滤波器,和后续的C3、C4构成信号间的低通滤波器。

  (2)C1、C2、C5、C6四个电容接在信号线和AGND之间,衰减共模噪声。

  (3)C3、C4接在差分信号之间,衰减差模噪声。

  定量给料秤中的低通滤波器采用对称结构,保障线路的平衡。由于AD7190模数转换的频率是50Hz,所以低通滤波的截止频率要大于50Hz,当L1和L2、R1和R2以及各个电容值如上图所标时,该低通滤波器的截止频率养≈72Hz。滤波电路输出端8231_SIN1+8231_SIN1-把滤波后的信号送入仪表放大器AD8231中,进行信号放大。

  另外,在滤波电路中,不同材料的电容的滤波成果和制约温漂的能力差别是很大的。

  为了制约温漂,滤波电路选择热稳定性好的电容是很关键的。由于电容值为0.1uF的聚碳酸酯电容体积庞人,而电容值为0.1uF的云母电容在市场上很难买到,所以在上图所示的滤波电路中除了C4用22uF的钼电容外,其它电容均用聚丙烯电容进行滤波。

  定量给料秤的滤波电路比较重要的滤波参数是C422uF钽电容和电阻R1、R2(精度0.1%的100Ω金属膜电阻)。采用如上图所示的滤波参数,可以使每路称重信号采集误差小于0.01%,温漂误差控制在0.03%以内。