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0 前 言
隨著全國范圍內(nèi)高速公路的修建, 用于路面配料的瀝青拌和機越來越受到人們的重視, 微機控制的瀝青拌和機則由于功能齊全、自動化程度高而倍受青睞。
LQBH- 1000 型瀝青拌和機微機控制系統(tǒng)[ 1] 就是典型一例, 該機為1 000 t大型瀝青拌和機,可同時完成石料、石粉、瀝青等多種料的稱量、攪拌、卸料、運輸?shù)裙δ? 節(jié)省大量人力物力。但是一些現(xiàn)有產(chǎn)品還存在不少缺點, 如稱重誤差大、運行可靠性低等, 甚至運行一段時間以后, 由于稱重誤差過大而無法繼續(xù)使用。鑒于此, 設(shè)計了微機控制的LQBH- 1000 大型瀝青拌和機系統(tǒng)。
1 稱重配料系統(tǒng)的組成
本機采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計。包括傳感器[ 2] 輸入及放大電路模塊、開關(guān)量輸入模塊、鍵盤輸入模塊、主控模塊和輸出模塊五大部分, 主控部分采用了康拓STD 總線工業(yè)控制機[ 3] 。
稱重傳感器共三組, 每組由三個傳感器并聯(lián), 分別采集石料、石粉、瀝青的質(zhì)量信號, 被采集信號經(jīng)放大電路放大后進入STD 總線控制系統(tǒng), 系統(tǒng)根據(jù)采樣信號完成三種料的稱量、配比、攪拌、卸料等, 并將質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息實時顯示在屏幕上。實際應(yīng)用中稱重、攪拌、卸載同時交叉進行, 要求各動作必須協(xié)調(diào)一致、穩(wěn)定可靠, 石料、石粉的稱量誤差不超過3 % , 瀝青的稱重誤差低于1%。由于系統(tǒng)對稱量精度要求較高, 而系統(tǒng)中傳感器電源、放大電路對稱量精度及穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用, 因此在設(shè)計中格外注意了傳感器電源、放大電路及有關(guān)輸入信號的隔離。
2 傳感器電源及放大電路的設(shè)計
2. 1 傳感器電源的設(shè)計
稱重傳感器采用BHR- 4M 應(yīng)變式荷重傳感器, 傳感器內(nèi)部實際為一平衡電橋。由8 片電阻應(yīng)變計組成, 所需供橋電源為直流6~ 18V 。分辨能力為額定測量上限值的0 . 1% 。R2、R3 均采用高精密電位器, 調(diào)節(jié)R2、R3 可使LM317 及LM337 的輸出電壓為+ 5 V 及- 5 V, 當(dāng)輸出電壓正常時, 測出R2 及R3 的值, 用等值高精密電阻器代替。這樣設(shè)計后稱重誤差為1. 5% 左右, 電源引起的誤差明顯減小, 電橋輸出可靠性同時得到提高, 完全符合設(shè)計要求。
2. 2 放大電路的設(shè)計
荷重傳感器BHR- 4M 輸出信號非常微弱, 額定載荷下, 當(dāng)電橋電壓10 V 時, 靈敏度僅為輸出靈敏度由驅(qū)動電流決定, 驅(qū)動電流越大, 電橋輸出靈敏度越高, 而驅(qū)動電流的大小又是由供橋電壓決定的?？梢? 提高供橋電壓可提高傳感器電橋輸出靈敏度。但是供橋電壓過高又會對微機系統(tǒng)造成損壞, 二者是矛盾的。為了避免電橋輸出電壓過高對STD 總線元器件造成損壞, 設(shè)計過程中取適中電壓10 V。傳感器電源的設(shè)計直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。實踐證明, 若供橋電源采用一級穩(wěn)壓,穩(wěn)壓器件采用7810, 稱重誤差為10%, 屏幕顯示的稱重數(shù)據(jù)變化較大, 各部分之間協(xié)調(diào)性較差。采用兩級穩(wěn)壓, 一級穩(wěn)壓器采用7812, 二級穩(wěn)壓器采用7810, 稱重誤差為3% 左右, 各部分之間協(xié)調(diào)性較好?？梢婋姌螂妷旱闹匾?。經(jīng)反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn), 采用差動式電源可將電源的波動部分中和掉, 大大提高電橋輸出精度及穩(wěn)定性, 因此采用電壓可調(diào)式三端穩(wěn)壓器LM317 及LM337 組成差動式電源, 取+ 5V和- 5 V, 組成10 V 電源, 大大提高了采樣精度。
0. 3mV/ V, 因此需將信號進行放大。但是傳感器電橋輸出阻抗較低, 如果放大器的輸入阻抗過高, 則會使得傳感器的輸出阻抗與放大器的輸入阻抗不匹配, 誤差反而更大, 同時干擾信號也通過放大通道進入系統(tǒng)。為了使二者匹配并消除干擾, 放大電路采用了超低
漂移高精度運算放大器OP07[ 4] , OP07 具有高增益低失調(diào)、低電壓漂移、高輸入阻抗、高共模抑制比、低溫度漂移等特點。
為了進一步消除溫度漂移, OP07 的1 腳與8 腳之間均接高精密電位器, 即W1、W2, 電位器滑動端引腳接+ 5V 電源, 調(diào)整W1、W2, 將零點漂移調(diào)為0. 001mV, 從而取得良好的放大效果, 該電路調(diào)好后, 測出W1、W2 電阻值, 用等值精密電阻器代替。
3 結(jié) 論
采用上述電源和放大電路, 主機采用STD 總線工控機設(shè)計的LQBH- 1000 型瀝青拌和機微機控制系統(tǒng), 與同類產(chǎn)品相比誤差低、可靠性高, 運行情況良好。

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