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0引言

電子輸送帶秤是一種在輸送帶輸送物料的過程中動態(tài)監(jiān)測物料重量的計(jì)量設(shè)備，能夠連續(xù)自動進(jìn)行，不需要人工干預(yù)就能完成稱重操作，廣泛應(yīng)用于煤礦、冶金、化工、建材等領(lǐng)域。

電子輸送帶秤主要由傳感器、秤架和二次儀表三大部分組成。其中，傳感器一般由測速傳感器和稱重傳感器組成，它通過測量輸送帶上物料的重量和輸送帶的速度來計(jì)算物料的輸送流量。

根據(jù)電子輸送帶秤動態(tài)稱量的特點(diǎn)，控制芯片采用高性能AVR單片機(jī)ATmega128，完成測速、稱重、顯示及輸送帶調(diào)速功能。硬件部分主要由ATmega128單片機(jī)、傳感器、E2PROM、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器（TLC2554）、鍵盤掃描電路、顯示電路等組成。

硬件部分的工作原理：稱重傳感器將輸送帶上的煤重量轉(zhuǎn)換成電壓信號，測速傳感器將輸送帶速度轉(zhuǎn)換成脈沖信號，由ATmega128單片機(jī)采集二者的輸出信號，并將其轉(zhuǎn)換成單位長度煤質(zhì)量W和運(yùn)行速度v，計(jì)算乘積即可得到輸送帶的瞬時煤流量Q，并通過顯示電路實(shí)時顯示。鍵盤電路用于操作人員設(shè)定Q值，并在運(yùn)行過程中根據(jù)測得的W值控制電機(jī)調(diào)速電路調(diào)節(jié)輸送帶速度。

（1）單位長度內(nèi)煤質(zhì)量W測量

單位長度煤質(zhì)量W測量由3部分組成：電阻應(yīng)變式稱重傳感器、信號調(diào)理電路和A/D采集電路。當(dāng)輸送帶上有煤通過時，稱重傳感器將煤質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號輸出，輸出信號的幅度與煤質(zhì)量基本呈正比。稱重傳感器的輸出信號經(jīng)過放大、濾波等信號處理后由A/D轉(zhuǎn)換器采集到AVR單片機(jī)中，在單片機(jī)內(nèi)部根據(jù)擬合好的電壓—煤質(zhì)量公式計(jì)算出單位長度內(nèi)的煤質(zhì)量，并對其進(jìn)行非線性校正功能。為簡化電路設(shè)計(jì)，降低溫漂等影響，信號調(diào)理電路采用差動放大電路結(jié)構(gòu)，濾波電路采用有源低通濾波電路，截止頻率為1Hz。

（2）輸送帶速度v測量與調(diào)整

輸送帶速度v的測量主要由變磁阻式測速傳感器和整形電路完成。變磁阻式測速傳感器將輸送帶電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度轉(zhuǎn)換成與之成正比的脈沖頻率信號，脈沖頻率越大表示轉(zhuǎn)子速度越快。經(jīng)過整形電路變成標(biāo)準(zhǔn)的脈沖波形，由單片機(jī)采集并確定脈沖頻率，根據(jù)擬合好的頻率、速度公式計(jì)算出輸送帶的運(yùn)行速度v，則單位時間內(nèi)帶式輸送機(jī)輸送煤的流量Q=Wv（1）

輸送帶速度的調(diào)整是為了保證帶式輸送機(jī)以恒定的流量輸送煤。調(diào)速部分主要由可控硅控制。單片機(jī)根據(jù)計(jì)算的Q值與設(shè)定的Q值比較后，控制可控硅的導(dǎo)通角，從而控制調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，使煤流量穩(wěn)定在設(shè)定值。

（3）鍵盤、顯示電路

鍵盤主要用于完成電子輸送帶秤的設(shè)定功能，如流量設(shè)定，為操作人員提供了簡單的人機(jī)交互功能；顯示電路采用LED實(shí)時顯示流量值和輸送帶運(yùn)行速度。鍵盤、顯示電路接口采用可編程的8279鍵盤、顯示接口器件，可同時完成鍵盤輸入和LED顯示控制2種功能。

2軟件部分設(shè)計(jì)

軟件部分主要完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)擬合和數(shù)值計(jì)算、鍵盤輸入、顯示等功能。為保證工作過程中啟用AVR單片機(jī)內(nèi)部的看門狗定時器，防止程序運(yùn)行過程發(fā)生不可預(yù)知的錯誤?？紤]到軟件部分需要完成較多的功能，外擴(kuò)了一塊24C64EEPROM用來存儲系統(tǒng)軟件程序。

考慮到長期工作后，由于溫度漂移、零點(diǎn)漂移等會導(dǎo)致測量誤差，因此程序入口處會采集空載時的流量，并存入EEPROM中作為修正值，最后顯示的流量Q為計(jì)算出流量值減去此修正值，以減小系統(tǒng)測量誤差。

3結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的電子輸送帶秤以ATmega128單片機(jī)為控制系統(tǒng)，能夠同時測量輸送帶速度和煤的流量，具有非線性校正功能，能夠?qū)崟r補(bǔ)償各種漂移引起的測量誤差，因此測量誤差小，測量精度高，而且采用目前成熟的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有良好的可靠性，不僅可以應(yīng)用于煤礦井下煤流量測量，也可以用在冶金等帶式輸送機(jī)等領(lǐng)域。

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