CN211545905U - 一种强制互动的单片机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种强制互动的单片机系统，所述强制互动的单片机系统包括灌装机，还包括互动控制模块和供电模块；所述互动控制模块在执行预置的程序，且操作者没有向互动控制模块中输入容器重量阈值和容器内所需注入液体的重量值时，互动控制模块发出提示，提示操作者与互动控制模块进行互动操作；本实用新型通过互动控制模块使得操作者与系统进行强制性互动，保证了操作者准确地了解和控制灌装机的运行情况，通过高频称重模块使得本系统能够实时接收到灌装机注入液体的重量信息，以便控制器及时作出下一步反应；本系统机器其控制方法能够增强灌装机控制系统的可控性，提高灌装机的反应速度灵敏，以及提升灌装精度。

Description

一种强制互动的单片机系统

技术领域

本实用新型涉及一种强制互动的单片机系统，尤其用在旋盖机中。

背景技术

在日常生活中，人们经常会使用到使用瓶类容器包装的液体类的产品，尤其是在食品、药品和化妆品行业中使用更为广泛，而这些液体产品大都是采用灌装机进行灌装的。而目前市面上的灌装机的操作控制系统存在可操作性较差、与操作者的互动不足、灌装精度低以及反应迟钝、容易遭成容器的灌装过度或者灌装量不足等问题。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种可交互的、灌装精度高的灌装机的强制互动的单片机系统。

为达到以上目的，提供如下方案：一种强制互动的单片机系统，包括灌装机，还包括互动控制模块和供电模块；所述互动控制模块在执行预置的程序，且操作者没有向互动控制模块中输入容器重量阈值和容器内所需注入液体的重量值时，互动控制模块发出提示，提示操作者与互动控制模块进行互动操作；所述互动控制模块包括控制器以及与控制器电连接的高频称重模块、触控显示模块和存储模块；所述控制器为单片机，用来发送操作指令以控制灌装机的运作；所述高频称重模块用来实时监测和反馈灌装机灌装液体时所灌装的液体的重量；触控显示模块用来输入操作指令以及显示灌装机的工作参数；所述存储模块用来存储程序命令以及存储灌装机运行过程中的参数。

通过互动控制模块能够控制本系统的其他模块运作，互动控制模块的控制器不仅可以为单片机，还可以为PLC可编程控制器等能够写入程序和发送控制指令的控制装置；通过高频称重模块能够实时监测放置在电子秤上的物体的实时重量，高频称重模块每5毫秒向控制器发送一次信号，并将相关信息反馈回控制器中；通过触控显示模块能够直观地观测到本系统运行过程中的各种参数、弹窗提示以及通过触控显示屏输入本系统所需的参数；通过存储模块能够存储本系统的运行程序以及存储记录本系统运行过程中的运行参数。

进一步，所述互动控制模块还包括与控制器电连接的接口模块；所述接口模块用来安装灌装机的触发开关。

接口模块可用来安装触发开关，触发开关能够控制本系统的紧急启停，接口模块还能够用于安装其他的外接硬件，以便日后本系统的升级改造。

进一步，所述供电模块包括第一电源、第二电源以及第三第一电源，所述第一电源与高频称重模块电连接，所述第二电源与控制器电连接，所述第三电源与驱动器电连接，驱动器与步进电机电连接。

第一电源为8V电源，第二电源为24V电源，第三电源为48V电源。

通过供电模块可将国家电网的电压变压成本系统中各模块运行的额定电压，这样既满足了电气系统各部件的用电需求，也解决了一些大电流部件运行时对低压电路造成冲击，而影响到高频称重模块等对供电质量要求较高的精密部件的正常运行的问题。

进一步，所述高频称重模块包括高频电子称重传感器；所述触控显示模块包括触控显示屏。

通过高频电子称重传感器可将其感应到的容器和液体的重量实时传输回控制器中，实现对灌装机所注入液体重量的实时监测；通过触控显示屏可实时直观地观察到本系统的运行参数，以及通过触控的方式控制本系统。

进一步，所述灌装机包括机体、电子秤、触发开关、触控显示屏、蠕动泵、步进电机、输料管和出料嘴，所述蠕动泵安装在机体上，蠕动泵与步进电机的输出轴连接且步进电机位于机体内，所述电子秤、触发开关和触控显示屏设置在机体上，所述蠕动泵处夹持有输料管，输料管的一端与外接的储料仓连接，输料管另一端与出料嘴连接，所述电子秤包括夹料支架和设置在夹料支架上的高频称重模块，夹料支架的夹料部位于出料嘴的正下方。

灌装机可将外接储料装置内的液体产品定量地注入到相应的容器内。

进一步，一种强制互动的单片机系统的工作方法按以下步骤进行：

S1.接通电源启动本强制互动的单片机系统，将高频称重模块的数据置零，并通过触控显示模块输入所需灌装的容器的重量的阈值、所需注入容器中的液体的重量值；

S2.将所需灌装的空的容器放置在电子秤上，高频称重模块检测容器的重量并将容器的重量信息反馈回控制器中，控制器将容器的实际重量与预设重量进行对比；

S3.控制器控制驱动器启动，驱动器控制步进电机转动，步进电机带动蠕动泵将液体通过输料管和出料嘴快速注入到容器内；高频称重模块实时监测容器内注入的液体的重量，并将液体的实时重量反馈回控制器中，控制器通过触控显示屏实时显示注入的液体重量；

S4.所注入到容器内的液体重量达到预设的液体注入速度变慢的重量值时，控制器接收到高频称重模块的反馈信号，向驱动器发送指令将步进电机转速减低，使得液体注入容器的注入速度和流量变小，直至液体的注入量达到预设值；步进电机的降速步骤可以分成多段进行，步进电机的各段的转速可以通过触控显示屏和控制器分别设置；

S5.高频称重模块将信号反馈回控制器中，控制器向驱动器发送命令控制步进电机立刻停止，然后控制步进电机反转一段预设时间，将出料嘴处的液体抽回，防止出料嘴处的液体由于重力原因滴入到容器内，以提升灌装精度；步进电机的反转时间为0.1s-0.5s，优选为0.2s；

S6.将灌装好液体的容器从电子秤处取下，完成单个容器的灌装操作。

通过本系统的工作方法能够实现操作系统与操作者之间的强制交互，使得操作者对本系统进行精准控制，保证了本系统灌装是的精度，提升产品质量。

进一步，在所述步骤S1中，操作者没有输入相关参数值时，控制器将通过触控显示屏发出弹窗提示，强制与操作者互动，让操作者输入相关参数。

进一步，在所述步骤S2中，若容器的实际重量值落入预设阈值内，则本强制互动的单片机系统延时一段预设时间后执行下一步骤，延时时间为1s，否则灌装机不运行，并且控制器通过触控显示屏发出弹窗提示。

本实用新型的工作原理及优点在于：本实用新型通过互动控制模块使得操作者与系统进行强制性互动，保证了操作者准确地了解和控制灌装机的运行情况，通过高频称重模块使得本系统能够实时接收到灌装机注入液体的重量信息，以便控制器及时作出下一步反应；本系统机器其控制方法能够增强灌装机控制系统的可控性，提高灌装机的反应速度灵敏，以及提升灌装精度。

附图说明

图1为按本实用新型强制互动的单片机系统的逻辑框图；

图2为按本实用新型强制互动的单片机系统的灌装机的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：

1机体、2电子秤、3触发开关、4触控显示屏、5蠕动泵、6步进电机、7输料管、8出料嘴。

如图1所示，一方面本实用新型提供一种强制互动的单片机系统，包括灌装机，还包括互动控制模块和供电模块；所述互动控制模块在执行预置的程序，且操作者没有向互动控制模块中输入容器重量阈值和容器内所需注入液体的重量值时，互动控制模块发出提示，提示操作者与互动控制模块进行互动操作；所述互动控制模块包括控制器以及与控制器电连接的高频称重模块、触控显示模块和存储模块；所述控制器为单片机，用来发送操作指令以控制灌装机的运作；所述高频称重模块用来实时监测和反馈灌装机灌装液体时所灌装的液体的重量；触控显示模块用来输入操作指令以及显示灌装机的工作参数；所述存储模块用来存储程序命令以及存储灌装机运行过程中的参数。

通过互动控制模块能够控制本系统的其他模块运作，互动控制模块的控制器不仅可以为单片机，还可以为PLC可编程控制器等能够写入程序和发送控制指令的控制装置；通过高频称重模块能够实时监测放置在电子秤上的物体的实时重量，高频称重模块每5毫秒向控制器中发送一次信号，并将相关信息反馈回控制器中；通过触控显示模块能够直观地观测到本系统运行过程中的各种参数、弹窗提示以及通过触控显示屏输入本系统所需的参数；通过存储模块能够存储本系统的运行程序以及存储记录本系统运行过程中的运行参数。

所述互动控制模块还包括与控制器电连接的接口模块；所述接口模块用来安装灌装机的触发开关3。

接口模块可用来安装触发开关3，触发开关3能够控制本系统的紧急启停，接口模块还能够用于安装其他的外接硬件，以便日后本系统的升级改造。

所述供电模块包括第一电源、第二电源以及第三电源，所述第一电源与高频称重模块电连接，所述第二电源与控制器电连接，所述第三电源与驱动器电连接，驱动器与步进电机电连接。

第一电源为8V-500mA电源，第二电源为24V-2A电源，第三电源为48V-7.3A电源。

通过供电模块可将国家电网的电压变压成本系统中各模块运行的额定电压，这样既满足了电气系统各部件的用电需求，也解决了一些大电流部件运行时对低压电路造成冲击，而影响到高频称重模块等对供电质量要求较高的精密部件的正常运行的问题。

所述高频称重模块包括高频电子称重传感器；所述触控显示模块包括触控显示屏4。

通过高频电子称重传感器可将其感应到的容器和液体的重量实时传输回控制器中，实现对灌装机所注入液体重量的实时监测；通过触控显示屏可实时直观地观察到本系统的运行参数，以及通过触控的方式控制本系统。

如图2所示，所述灌装机包括机体1、电子秤2、触发开关3、触控显示屏4、蠕动泵5、步进电机6、输料管7和出料嘴8，所述蠕动泵5安装在机体1上，蠕动泵5与步进电机6的输出轴连接且步进电机6位于机体1内，所述电子秤2、触发开关3和触控显示屏4设置在机体1上，所述蠕动泵5处夹持有输料管7，输料管7的一端与外接的储料仓连接，输料管7另一端与出料嘴8连接，所述电子秤包括夹料支架和设置在夹料支架上的高频称重模块，夹料支架的夹料部位于出料嘴8的正下方。

灌装机可将外接储料装置内的液体产品定量地注入到相应的容器内。

另一方面，本强制互动的单片机系统的工作方法按以下步骤进行：

S1.接通电源启动本强制互动的单片机系统，将高频称重模块的数据置零，并通过触控显示模块输入所需灌装的容器的重量的阈值、所需注入容器中的液体的重量值；

S2.将所需灌装的空的容器放置在电子秤上，高频称重模块检测容器的重量并将容器的重量信息反馈回控制器中，控制器将容器的实际重量与预设重量进行对比；

S3.控制器控制驱动器启动，驱动器控制步进电机6转动，步进电机6带动蠕动泵5将液体通过输料管7和出料嘴8快速注入到容器内；高频称重模块实时监测容器内注入的液体的重量，并将液体的实时重量反馈回控制器中，控制器通过触控显示屏4实时显示注入的液体重量；

S4.所注入到容器内的液体重量达到预设的液体注入速度变慢的重量值时，控制器接收到高频称重模块的反馈信号，向驱动器发送指令将步进电机6转速减低，使得液体注入容器的注入速度和流量变小，直至液体的注入量达到预设值；步进电机6的降速步骤可以分成多段进行，步进电机6的各段的转速可以通过触控显示屏4和控制器分别设置；

S5.高频称重模块将信号反馈回控制器中，控制器向驱动器发送命令控制步进电机6立刻停止，然后控制步进电机6反转一段预设时间，将出料嘴8处的液体抽回，防止出料嘴8处的液体由于重力原因滴入到容器内，以提升灌装精度；

S6.将灌装好液体的容器从电子秤处取下，完成一个容器的灌装操作。

通过本系统的工作方法能够实现操作系统与操作者之间的强制交互，使得操作者对本系统进行精准控制，保证了本系统灌装是的精度，提升产品质量。

在所述步骤S1中，操作者没有输入相关参数值时，控制器将通过触控显示屏4发出弹窗提示，强制与操作者互动，让操作者输入相关参数。

在所述步骤S2中，若容器的实际重量值落入预设阈值内，则本强制互动的单片机系统延时一段预设时间后执行下一步骤，否则灌装机不运行，并且控制器通过触控显示屏4发出弹窗提示。

具体实施过程如下：

本系统启动时，首先接通电源，供电模块将为高频称重模块即高频电子称重传感器提供8V-500mA的第一电源，为控制器即单片机提供24V-2A的第二电源，为驱动器提供48V-7.3A的第三电源；本系统开机后控制器通过触控显示模块即触控显示屏4弹出弹窗提示，提示操作者对高频电子称重传感器执行清零操作，操作者通过操作触控显示屏4将此时高频电子称重传感器感应到的重量记录为零，并将信息反馈回控制器中；然后触控显示屏4将再次弹出弹窗提示，提示操作者设置所需放置在灌装机电子秤2上的夹料支架处的容器重量以及其所需灌装的液体的重量，操作者通过触控显示屏4输入容器重量的阈值以及其灌入液体的重量后即可开始进行灌装操作；若操作者不输入相关参数，则本系统则不工作，即操作者必须与本系统进行交互联动，确认相关参数；如将容器的重量设置为48克到52克，所注入的液体重量为10克。

操作者将容器放置在电子秤2处的夹料支架上，电子秤2的高频电子称重传感器将容器的实时重量反馈至控制器中，控制器将容器的实际重量与预设容器重量进行对比，若容器的重量不在预设重量的阈值内，如容器的重量为55克，则本系统不启动；若容器的重量位于预设阈值内，如容器质量为50克，则本系统弹出提示并延时1s执行下一操作命令。

控制器控制驱动器启动，驱动器控制步进电机6启动，步进电机6的输出轴带动蠕动泵5运作，蠕动泵5挤压输料管7，使得输料管7将储料仓内的液体抽出并通过输料管7和出料嘴8注入到容器内，机体1用于安装各零部件，触控显示屏4上显示所注入液体的实时重量。

同时容器内由于有液体注入，其重量增加，对夹料支架的压力也随之增加，高频电子称重传感器实时监测容器的变化值，并实时将数据传输回控制器内；当高频电子称重传感器检测到容器内注入的液体达到一个人工预设于控制器中的值时，如此值为9克，控制器通过驱动器控制步进电机6的转速下降，步进电机6的转速可通过人工设置，步进电机6的降速过程可分成多段，每段过程步进电机6的转速可通过人工根据实际需求设置；使得输料管7输料的速度和流量都下降，直至高频电子称重传感器检测到容器内注入的液体达到10克。

高频电子称重传感器将检测到容器内注入的液体已达到10克的信息实时传输回控制器，控制器通过驱动器控制步进电机6停止转动。

然后控制器通过驱动器控制步进电机6逆向转动0.2s，使得出料嘴8处残留的液体被抽回输料管7中，避免出料嘴8处的液体由于重力的原因继续滴落到容器内，影响灌装精度。

接着控制器控制触控显示屏4上弹出弹窗提示，提醒操作者灌装结束，拿走灌装好的容器，当高频电子称重传感器感应到容器被拿走后，弹窗提示消失，即可继续下一容器的灌装操作。

灌装机上还设有安装在接口模块上的触发开关3，触发开关3可控制本系统的紧急启停；存储模块用于存储控制器运行的程序以及本系统运行过程中的各中参数。

本实用新型通过互动控制模块使得操作者与系统进行强制性互动，保证了操作者准确地了解和控制灌装机的运行情况，通过高频称重模块使得本系统能够实时接收到灌装机注入液体的重量信息，以便控制器及时作出下一步反应；本系统机器其控制方法能够增强灌装机控制系统的可控性，提高灌装机的反应速度灵敏，以及提升灌装精度。

以上所述仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的适用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种强制互动的单片机系统，包括灌装机，其特征在于：还包括互动控制模块和供电模块；所述互动控制模块在执行预置的程序且操作者没有向互动控制模块中输入容器重量阈值和容器内所需注入液体的重量值时发出提示，提示操作者与互动控制模块进行互动操作；所述互动控制模块包括控制器以及与控制器电连接的高频称重模块、触控显示模块和存储模块；所述控制器为单片机，用来发送操作指令以控制灌装机的运作；所述高频称重模块用来实时监测和反馈灌装机灌装液体时所灌装的液体的重量；触控显示模块用来输入操作指令以及显示灌装机的工作参数；所述存储模块用来存储程序命令以及存储灌装机运行过程中的参数。

2.根据权利要求1所述的强制互动的单片机系统，其特征在于：所述互动控制模块还包括与控制器电连接的接口模块；所述接口模块用来安装灌装机的触发开关(3)。

3.根据权利要求1所述的强制互动的单片机系统，其特征在于：所述供电模块包括第一电源、第二电源以及第三电源，所述第一电源与高频称重模块电连接，所述第二电源与控制器电连接，所述第三电源与驱动器电连接，驱动器与步进电机(6)电连接。

4.根据权利要求1所述的强制互动的单片机系统，其特征在于：所述高频称重模块包括高频电子称重传感器；所述触控显示模块包括触控显示屏(4)。

5.根据权利要求1所述的强制互动的单片机系统，其特征在于：所述灌装机包括机体(1)、电子秤(2)、触发开关(3)、触控显示屏(4)、蠕动泵(5)、步进电机(6)、输料管(7)和出料嘴(8)，所述蠕动泵(5)安装在机体(1)上，蠕动泵(5)与步进电机(6)的输出轴连接且步进电机(6)位于机体(1)内，所述电子秤(2)、触发开关(3)和触控显示屏(4)设置在机体(1)上，所述蠕动泵(5)处夹持有输料管(7)，输料管(7)的一端与外接的储料仓连接，输料管(7)另一端与出料嘴(8)连接，所述电子秤包括夹料支架和设置在夹料支架上的高频称重模块，夹料支架的夹料部位于出料嘴(8)的正下方。

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