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電子重力式給煤機(jī)主要用于火力發(fā)電廠的供煤系統(tǒng)，承擔(dān)向鍋爐連續(xù)、定量、均勻供煤的任務(wù)，給煤機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行過程中對燃煤進(jìn)行精確計(jì)量，并根據(jù)人工設(shè)定值和燃燒控制系統(tǒng)的反饋信息控制給煤率，使輸送入鍋爐的燃煤與所需燃料相適應(yīng)，從而達(dá)到理想的管理效果，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益,控制器工作的基本原理是測量皮帶上單位長度的煤重g(kg/m3)和皮帶的行進(jìn)速度"(m/s),兩者相乘得出實(shí)際的給煤率.控制器不斷將實(shí)際的給煤率與設(shè)定的給煤率相比較后經(jīng)PID運(yùn)算，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸送皮帶速度，達(dá)到精確的給煤率.
由此可見，燃煤的精確計(jì)量對本系統(tǒng)的精度起著關(guān)鍵作用，所以，在給煤機(jī)控制器稱重模塊中，不僅要對稱重傳感器本身進(jìn)行精心選擇，而且還對傳感器的橋電源和A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行精心設(shè)計(jì).
1給煤機(jī)稱重模塊
給煤機(jī)稱重模塊由應(yīng)變片式稱重傳感器、自跟蹤式電橋電源、AD7705模數(shù)轉(zhuǎn)換器組成，其框圖如圖1所示.
重力傳感器將皮帶上的煤重轉(zhuǎn)變成較弱的電壓信號(hào)，直接經(jīng)具有完整模擬前端的AD7705調(diào)理、放大和A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送往微機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理.微機(jī)可以通過軟件編程，方便地確定輸入通道、放大器增益和數(shù)據(jù)輸出更新率，還可根據(jù)信號(hào)的特性對信號(hào)極性，數(shù)字濾波器的第一個(gè)凹口等作出設(shè)置.
1.1應(yīng)變片式稱重傳感器
稱重傳感器實(shí)際上是一種將重量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y量的電信號(hào)輸出的裝置，它的性能在很大程度上決定了給煤機(jī)控制器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,由于應(yīng)變片式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、輸出精度較高、線性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，所以本模塊釆用此型號(hào)的傳感器.
本模塊傳感器橋路設(shè)計(jì)成4枚應(yīng)變片都受力作用的形式，如圖2所示.假如電橋平衡有#1=#2=#3=#4=R，!U0=0.應(yīng)變片受力電阻變化△#后,輸出電壓與輸入電壓關(guān)系為
△$0=△#XU&/R
為了改善其溫度特性，傳感器中除釆用本身溫度補(bǔ)償應(yīng)變片外，還在不受力方向上各貼兩片零點(diǎn)補(bǔ)償！“i，!“2和靈敏度補(bǔ)償片Roi，!o2.減少電橋零點(diǎn)隨溫度的變化和橋輸出電壓隨溫度的變化.

圖2應(yīng)變片傳感器電路

1.2自跟蹤式傳感器電橋電源
由于應(yīng)變片式傳感器電橋輸出信號(hào)電壓非常小，因而要求供橋的電壓也要很穩(wěn)定，為此，模塊釆用對稱型、并有良好正負(fù)電壓自跟蹤性能的穩(wěn)壓電源，其電路如圖3所示.
圖3中，IC1B為同相放大器，把高精度穩(wěn)壓集成電路LM431輸出的2.5V基準(zhǔn)電壓放大2倍，經(jīng)#2驅(qū)動(dòng)，#i限流輸出穩(wěn)定的+5V電壓，作為橋電源的正極.IC1A為1倍反相放大器，把IC1B輸出的+5V電壓反相，再經(jīng)$2驅(qū)動(dòng)，$1限流輸出-5V電壓，作為橋電源的負(fù)極.橋電源的正負(fù)電壓絕對值相等、符號(hào)相反，所以該電路有效地抑制電橋中點(diǎn)電壓的漂移，為傳感器提供穩(wěn)定的電源，提高了傳感器輸出信號(hào)的精度.
1.3$D轉(zhuǎn)換器
電阻應(yīng)變片式傳感器其輸出電壓一般為毫伏級，傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法是在A/D轉(zhuǎn)換前增加一級高精度的測量放大器，這樣就增加了成本，模塊也較為復(fù)雜.AD7705具有完整的模擬前端，能將從傳感器接"*    ，亠1'-，亠號(hào)調(diào)理、
濾波、放大和A/D轉(zhuǎn)換，直接轉(zhuǎn)換成串七數(shù)字信號(hào)輸出，無需外部儀表放大器，且AD770f的兩個(gè)全差分輸、通道正好滿足模塊使用兩個(gè)豐重傳感器測量皮樣    AD7705
作為重力信?-、,、》、電路,通過軟件編程可以方便對增益、信號(hào)極性、輸入通道、數(shù)據(jù)輸出更新率、數(shù)字濾波器的第一個(gè)凹口作出設(shè)置.
AD7705片內(nèi)主要包括5個(gè)寄存器，即：通信寄存器，設(shè)置寄存器，時(shí)鐘寄存器，數(shù)據(jù)寄存器，測試寄存器.
通信寄存器：8位，管理通道選擇，決定下一個(gè)操作是讀操作還是寫操作，以及下一次讀或?qū)懩囊粋€(gè)寄存器.所有對器件的讀/寫操作都必須從寫入通信寄存器開始.
設(shè)置寄存器：8位,決定校準(zhǔn)模式、增益設(shè)置、

圖3自跟蹤電源電路

單/雙極性輸入以及緩沖模式.
時(shí)鐘寄存器：8位，包括濾波器選擇位和時(shí)鐘控制位.
數(shù)據(jù)寄存器：16位，儲(chǔ)存了最近一次A/D釆樣的轉(zhuǎn)換結(jié)果，器件輸出的數(shù)據(jù)從這個(gè)寄存器讀出.
AD7705的串行接口包括5個(gè)信號(hào)，即:/CS,SCLK,DIN,DOUT,/DRDY.DIN線用來向片內(nèi)寄存器傳輸數(shù)據(jù)，而DOUT線用來訪問寄存器里的數(shù)據(jù).SCLK是串行時(shí)鐘輸入，所有的數(shù)據(jù)傳輸都和SCLK信號(hào)有關(guān)./DRDY線作為AD7705的狀態(tài)信號(hào)輸出，以提示數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備好，數(shù)據(jù)輸出寄存器中有新的數(shù)據(jù)字時(shí),/DRDY變?yōu)榈碗娖剑辉跀?shù)據(jù)輸出寄存器數(shù)據(jù)更新前,/DRDY變?yōu)楦唠娖?，提示這個(gè)時(shí)候不讀數(shù)據(jù)，以免在寄存器更新過程中讀得錯(cuò)誤數(shù)據(jù)./CS用來選擇器件.AD7705的基
本讀寫時(shí)序如圖4和圖5所示.

圖4讀周期時(shí)序圖

圖5寫周期時(shí)序圖

2AD7705在稱重模塊中的應(yīng)用
2.1AD775與微處理器接口
AD7705是串行A/D,與微處理器接L十分方便.而89C1集成度高、速度快，其布爾須作和對I/O口的位    705配合使用.
圖6是給煤機(jī)控制系統(tǒng)中AD7705與單片機(jī)89C51的接口電路示意圖.AD7705串行時(shí)鐘信號(hào)SCLK由單片機(jī)產(chǎn)生，通過！80輸出，因只用一片AD7705,使片選CS接地.同時(shí)將AD7705的輸出狀態(tài)/DRDY線與89C51的外中斷輸入口INT0相連,用中斷方法對/DRDY線進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)數(shù)據(jù)寄存器被更新后,/DRDY線的下降沿產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中及時(shí)有效讀取釆樣值.

圖689C51與AD7705的接口

為增加系統(tǒng)的抗干擾能力,AD7705串行接口輸入/輸出可用光電隔離.最簡單情況是釆用查詢方式，單片機(jī)可用3個(gè)I/O口和3個(gè)光電耦合器方便地解決A/D轉(zhuǎn)換器與CPU的電隔離,實(shí)現(xiàn)兩通道A/D轉(zhuǎn)換接口.
2.2軟件實(shí)現(xiàn)
就AD7705的設(shè)置寄存器、時(shí)鐘寄存器、數(shù)據(jù)寄存器的讀/寫操作過程而言，必須首先對通信寄存器寫入相應(yīng)的代碼，指明操作對象和操作類型，然后才能對其進(jìn)行操作.系統(tǒng)上電后，CPU可先通過寫入32BIT的“1”對AD7705進(jìn)行軟件復(fù)位，然后再對AD7705兩個(gè)通道初始化.本模塊初始化包括：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，寫時(shí)鐘寄存器時(shí)指明AD7705的主頻為2.4576MHz,設(shè)置輸出更新率為50Hz;設(shè)置增益為64,雙極性工作方式，緩沖模式及濾波同步,啟動(dòng)某通道自校正后進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換.由于兩個(gè)通道初始化程序完全一樣，只編寫一個(gè)通道的初始化子程序即可，其框圖如圖7所示.

其程序如下:
RST7705：SETBSCLK；軟件復(fù)位AD7705
MOVR2,#04H;對AD7705寫入
32BIT的“1”
RRT1：MOVA,#0FFH
ACALLWRITE
DJNZR2,RRT1
MOVA,#21H；AD7705通道1初
始化
ACALLWRITE；下條操作寫時(shí)鐘寄存器，選通道0
MOVA,#04H；主頻2.4576MHz,
輸出更新率50Hz
ACALLWRITE
寫設(shè)置寄存器
ACALLWRITE
MOVA,#76H；增益64,單極性，緩沖模式,濾波同少，刀用佇換
ACALLWRITE
RET
89C51單片機(jī)可應(yīng)用位操作指令對AD7705操作，按照圖4讀周期時(shí)序圖，89C51讀AD7705數(shù)據(jù)寄存器（兩字節(jié)）典型匯編程序如下：

RLCA
MOVDATL，A
MOVA，DATH
RLCA
MOVDATH，A
RET
按照圖5的寫周期時(shí)序圖，89C51向AD7705
寫寄存器（一字節(jié)）匯編程序如下：
WRITE：    SETSSCI）;    寫AD77Q5寄存器
MOVRL#Q8H；    A送AD77Q5
WRTER：    CLRSCLK
RICA
MOVDIN,C
SETSSCLK
DJNZRLWRTERRET
在INTQ中斷服務(wù)程序中，讀取正在轉(zhuǎn)換通道的A/D值，多次測量數(shù)據(jù)處理后，切換啟動(dòng)另一通道&D轉(zhuǎn)換.由于AD77Q5芯片不區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)地和模擬地引腳，讀寫AD77Q5的信號(hào)脈沖必然對模擬信號(hào)產(chǎn)生干擾，影響&D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，所以對釆集的數(shù)據(jù)應(yīng)利用CPU軟件進(jìn)行抗干擾濾波.本模塊每釆集4次,釆用去大去小、剩下兩個(gè)數(shù)據(jù)再取平均值的方法,獲得一個(gè)數(shù)據(jù)，既滿足系統(tǒng)的速度要求，又使數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定.
為了增加系統(tǒng)的可靠性，防止AD77Q5接口迷失而造成系統(tǒng)不能正常工作，應(yīng)在程序中定時(shí)檢測A/D轉(zhuǎn)換是否正常，如果一段時(shí)間內(nèi)沒有新的A/D轉(zhuǎn)換，仍可通過寫入32BIT的“1”對AD77Q5進(jìn)行軟件復(fù)位，重新初始化AD77Q5.
3結(jié)束語
給煤機(jī)控制器稱重模塊線路簡單、可靠，完全實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，能正確完成預(yù)定的功能、指標(biāo).在經(jīng)過不斷的改進(jìn)和完善后，模塊的硬件和軟件都達(dá)到比較誤差范圍小于±0.5%,保證燃煤的精確計(jì)量，使茸力式給煤機(jī)在火7發(fā)電廠的供煤系統(tǒng)中，承擔(dān)R鍋爐連續(xù)、定量、均勻供煤的任務(wù).

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