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0引言

中國適用于爆炸危險場所的皮帶秤系統(tǒng)甚少，國內(nèi)生產(chǎn)廠家主要分為礦用核子秤和礦用電子皮帶秤兩大類礦用核子秤存在輻射問題，必須到有關(guān)部門審查批準(zhǔn)才能使用，原計(jì)量精度一般在1％左右較低，已經(jīng)被多數(shù)用戶拋棄使用；礦用電子皮帶秤利用現(xiàn)代傳感器技術(shù)，使用與維護(hù)方便，計(jì)量精度可達(dá)025％，起到減員增效、節(jié)支創(chuàng)收、減少誤差的作用，提高了煤炭生產(chǎn)的自動化程度，是以后煤礦計(jì)量產(chǎn)品發(fā)展的方向尤其隨著國家對煤炭產(chǎn)量和安全生產(chǎn)管理力度的加大，作為礦井煤炭運(yùn)輸安全計(jì)量的機(jī)械化設(shè)備，礦用防爆電子皮帶秤成為煤炭產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)中不可或缺的組成部分，成為礦用計(jì)量產(chǎn)品領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)…礦用防爆電子皮帶秤一般有兩種型式：復(fù)合型配置和本安型配置PJ復(fù)合型配置是目前市場上最普遍的防爆形式秤體、本安型防爆稱重傳感器、本安型防爆接線盒在易燃易爆1、2類危險區(qū)，非防爆型稱重儀表置于安全區(qū)，這種皮帶秤的調(diào)零、標(biāo)定，使用維護(hù)很不方便而本安型配置中的秤體、接線盒、本安型防爆稱重傳感器、本安型防爆稱重儀表均在易燃易爆l、2類危險區(qū)，內(nèi)置本安型防爆電池盒井下進(jìn)行調(diào)零、標(biāo)定操作較方便，不影響井上工作人員的監(jiān)控，所以具有很大的市場應(yīng)用前景

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

礦用電子皮帶秤設(shè)計(jì)時需要解決安全防爆、稱量精度、調(diào)零標(biāo)定效率低和防誤動作4種問題根據(jù)礦井實(shí)際需求和常見防爆電子皮帶秤的配置，礦用防爆電子皮帶秤主要由電阻應(yīng)變式稱重傳感器、速度傳感器、接線盒與稱重顯示儀表四大部分組成皮帶秤稱重顯示儀表是電子皮帶秤系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的部件，是利用電子技術(shù)方法測量、顯示和控制物料質(zhì)量的儀表不僅完成信號采集處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通訊等工作，還實(shí)時傳輸數(shù)據(jù)到井上監(jiān)控室進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)、保存和打印，具有毛重、去皮、凈重、峰值、峰谷處理等功能。

2硬件電路設(shè)計(jì)

2.1器件選擇

整個儀表的控制核心是Cortex內(nèi)核的STM32F103VB單片機(jī)芯片，主要完成對各外接設(shè)備的控制通訊方面采用的是RS485通訊方式這種通信接口可很方便地將許多設(shè)備組成一個控制網(wǎng)絡(luò)，由于使用了差分電平傳輸信號，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、控制方便、通信距離和數(shù)據(jù)傳輸率適當(dāng)?shù)忍攸c(diǎn)，很適合在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用接口芯片為具有瞬變電壓抑制功能的差分收發(fā)器SN75LBCl84，具有比普通的RS485芯片更強(qiáng)的抗雷電和承受高達(dá)8kV靜電放電的沖擊的能力在一些比較惡劣的環(huán)境里，不外加任何保護(hù)元件可直接與傳輸線相接在總線上可以連接64個收發(fā)器而且可以有效扼制電磁干擾，可以滿足絕大多數(shù)礦井的要求儀表的紅外接收頭選用的是TLl838A2在ADC方面采用某公司的低噪聲高集成度CS5532的△一ZA／D轉(zhuǎn)換器，其性能可以達(dá)到24位，適合應(yīng)用于測量稱重儀表、過程控制等領(lǐng)域圖形液晶顯示模塊為青云創(chuàng)新LCMl92642，可以隨時調(diào)節(jié)和顯示各種參數(shù)，方便于查詢和記錄

2.2通訊模塊設(shè)計(jì)

為提高儀表的抗干擾性，單片機(jī)與SN75LBCl84之間的隔離使用的是可控制的光電隔離器TLP521其類型為晶體管輸出，電路之間的信號傳輸，使前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加安全性，減少電路干擾并簡化電路設(shè)計(jì)DIR管腳輸出低電平(或高電平)，光敏三極管導(dǎo)通(或截止)，選中RS485芯片的RE端(或DE端)，允許接收(或發(fā)送)RS485接口芯片SN75LBCl84的R端和D端的接收發(fā)送原理與D1R端相同16J

2.3紅外設(shè)計(jì)

紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，應(yīng)用到儀表上能夠有效防止非工作人員對儀表進(jìn)行操作其原理是將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，再送后置放大器經(jīng)放大后用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，具有抗干擾能力強(qiáng)，傳輸可靠，低功耗，低成本，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)紅外遙控解碼器采用的是TLl838A，能輸出具有NEC幀格式的高頻脈沖信號，擁有更多的性能和更好的靈敏度

3軟件編程

礦用防爆電子皮帶秤系統(tǒng)應(yīng)用程序各種功能的實(shí)現(xiàn)需要通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，為提高電子皮帶秤的稱量精度，整體實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，編程任務(wù)量大，是電子皮帶秤實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分由于系統(tǒng)電路涉及到許多硬件，對軟件合理運(yùn)行提出了更高的要求，需要引入一套合理的管理機(jī)制來合理的規(guī)劃和利用系統(tǒng)硬件資源，以減輕研發(fā)人員的工作量一系統(tǒng)軟件給出了主程序設(shè)計(jì)，然后針對個別模塊的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述

4.結(jié)論

通過以CortexM3內(nèi)核的STM32處理器為硬件平臺，將防爆技術(shù)應(yīng)用到顯示控制儀表中，構(gòu)建了新型礦用稱重系統(tǒng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，得出以下結(jié)論：

(1)采用CS5532A／D轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)了微弱信號的采集與轉(zhuǎn)換，提高了系統(tǒng)的精度：

(2)采用STM32F103VB單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)了物料的自動輸送；

(3)采用液晶顯示器LCMl92642實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)操作界面；

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