新型分布式电子皮带秤的设计.pdf

第25卷第4期
Vol 25 No 4
2016年8月
MIINING没 METAI. LURGY
August 2016
文章编号:1005-7854(2016)04-006404
新型分布式电子皮带秤的设计
郝鹏宇黄宋魏和丽芳葛鹏司绪张元元
昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093)
摘要:为了降低皮带跑偏、张力变化对电子皮带秤检测的影响,设计了一种由多个秤体、多个前置放
大电路、AVR单片机系统电路、LCD显示屏、触摸鍵盘、测速器等组成的分布式电子皮带秤。尤其适用
于运输皮带较长和皮带张力变化较大情况下的物料流量检测。
关键词:分布式秤体;AVR单片机;分布式前置放大器;物料流量检测
中图分类号:TF321.2文献标志码:Adoi:10.3969/j.iss.1005-7854.2016.04.016
THE DESIGN OF A NEW DISTRIBUTED ELECTRONIC BELT SCALE
AO Peng-yu HUANG Song-wei HE Li-fang GE Peng SI Xu ZAANG Yuan-yuan
Faculty of Land and Resowrce Engineering, Kunming niversity of Science and echnology, Kunming 650093, China
ABSTRACT: In order to reduce the influences of deviation by belt position and tension change on electronic belt
scale detection, this article developed a distributed electronic belt scale which is made up of distributed scale
bodies, distributed preamplifier circuit, AVR single chip microcomputer system, LCD display, touch keyboard
velometer and other components. It can especially be applied to monitoring of material flow on those conditions that
transport belt is long or the change of belt tension fluctuate greatly.
KEY WORDS: distributed scale body; AVR microcontroller; distributed preamplifier circuit; material flow
measurement
电子皮带秤是一种重要的在线计量装置,由于
为了克服传统电子皮帯秤对物料流量检测存在
电子皮带秤具有动态测量和自动在线计量等优点,的不足,本文提出一种基于AVR单片机的新型分布
在选矿、治金、煤炭、化工、烟草、建材、食品等行业得式电子皮带秤,整个系统由 Atmegal28芯片计算和
到厂泛应用。传统的电子皮带秤多是定量、定点、定管理,由多个秤体、多个前置放大电路、AVR单片机
位式测量,在恶劣环境下抗干扰力差,对于皮带张力系统电路、LCD显示屏、触摸键盘、测速器等组成,特
变化较大、皮带过长(70m以上)、中间有变向的运别适用于皮带经常跑偏和张力变化较大的应用场合
输皮带等方面也存在着诸多局限性,甚至元法满足
最低精度要求。传统的电子皮带秤多数采用一台主1工作原理
机配单一称重单元,可扩展性差,不能满足多点测试
在运输皮带长度许可的前提下,安装多个单托
的要求,即使加大成本,多用几套仪器来完成多点监辊秤体(一般6个以上),每隔0.6至1m安装一个
测的问题,但是因为各台主机是独立的,要实现多点通常情况下单托辊秤体越多測量精度越高,但当数
同步是很困难的,有时候因为数据不能同步,使得检量法到一定程度时,检测精度无明显变化,一般以满
测的流量数据毫元意义。
足检测精度要求为原则。秤体须选择在离运输皮带
机前后辊筒较远的地方(2m以上)安装,并且保证
收稿日期:2015-1
甚金项目:国家自然科学基金资助(51204077
所有受力点在一条线上。所有单托辊秤体分别引出
作者简介:郝鹏字,硕士研究生,主要从事选矿自动化技术研究。电缆与多个信号前置放大器连接,经信号前置放大
郝鹏宇等:新型分布式电子皮带秤的设计
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器放大、调理后,输出4~20mA的电流信号,由电其中,W为当前累计值,K为流量系数,Q:为累计时
流信号屏蔽电缆输送到主机。运输皮带的运行速度间内各个周期的物料流量,Q。为当前的物料流量,
由测速器检测,产生的速度信号输入主机。重量信W。为之前的累计值,7为计算周期。
号经A/D转换后算出重量数据,测速器经计数处理
本文采用W=W。+Q7的分段累积的计算方式
后算出皮带速度,重量数据和皮带速度结合计算即(Q为当前物料流量),也就是每完成一次瞬时物料
可得到运输皮带瞬时物料的流量。瞬时物料的流量流量的计算,就进行该周期的物料量计算,并叠加到
经积算后获得累计量。物料流量的计算公式为:
原有的累计值中,这种算法不仅编程简单而且容易
Q=KI(N
+(N2-N20)+…+(M-N。)]v实现,特别适合于要求多个时段累计(如班累计、日
(1)累计、月累计、年累计等)的场合。
其中,Q为物料流量,K为流量系数,M1、N2、…、MA
分別为K个秤体传感器信号的采样值,v为皮带速
新型分布式电子皮带秤系统设计
度,Wo、NM20、…、N分别为空皮带运转时K个秤体
1系统结构设计
传感器信号的采样值。
新型分布式电子皮带秤系统结构如图1所示,
将物料流量累计值的理论计算公式进行变化,由称体、前置放大器、系统电路、鍵盘、LCD显示器
得如下结果
等组成,系统对各称重传感器独立进行信号放大调
理、A/D转换、独立标定,然后由CPU进行计算。
Qr=2KQT+70、=W+Q,T(2
驱动辊
单托辊
皮带
前置放
前置放
前置放
置放
前置放
大器2
大器3
大器4
大器6
尾辊
滚轮位移式传感器
悬犄梁式称重传感器
主机
AD转換模块
键盘
LCD显示屏
光电离十计数
序存储器敗据存储器ハA转换愤川「电流环→42mA电流输出
图1分布式电子皮带秤系统结构图
Fig,. I System structure drawing of the distributed electronic belt scale
2.2传感器的选择
单、可靠、测量精度高的特点,是目前常用的方法
分布式电子皮带秤的称重传感器采用悬臂梁电滚轮位移式传感器首先把滚轮转速的变化转换成光
阻应变式称重传感器,其结构简单、紧凑,灵敏度高,信号的变化,然后借助光电元件进一步将光信号转
易安装,通用性强。整个分布式电子皮带秤系统由换成电信号,从而输出脉冲。滚轮转动的同时发出
多组悬浮式单托辊秤体组成,每个秤体单独连接前
系列脉冲,每个脉