微机皮带秤 滑葳 ． １岳河热电厂 内蒙古 巴彦淖尔０１ ５０００ 【摘要】在我国现代物料运输过程中，各种连续输送大宗散状物料的皮带输送机，都广泛采用了皮带秤，以作计量和控制之用。微机的引入是皮 带秤系统发展的一大飞跃，其良好的控制性能使其迅速占领了大型工业领域的物料输送市场 本文正是基于５－矿企业中物料输送这一课题，设计了 个用单片机８ ０３１进行检测和控制的皮带秤系统。 【关键词】单片机皮带秤设计 中图分类号：ＴＨ７１５文献标识码：Ｂ文章编号：１００９—４０６７（２０１３）０８—６２—０１ 一１、微机皮带秤的总体设计方案 电子皮带秤是一种连续输送松散物料并进行自动称量的专用仪表， 在我国各行各业得到了广泛的应用。电子皮带秤的结构形式有很多种， 目前现场采用较多的是带微处理器的电子皮带秤。本文设计的内容即为 一个微机皮带秤系统，它主要由称重传力机构，荷重传感器，测速传感 器，放大整形电路、单片机控制系统等几个部分组成。其称重原理如下： 称重传力机构（简称秤体）将皮带上瞬间通过的物料重量ｍ（ｔ）转变为作 用于荷重传感器上的载荷力Ｐ（ｔ），再以力一电式荷重传感器变成电压信 号ｕ （ｔ），经放大，滤波后转变为与瞬时物料重量成正比的数字量Ｎ。（ｔ）， 送给微机。与此同时皮带线速度ｖ（ｔ）Ｒ磁电感应式速度／电脉冲测速传感 器检出，然后经放大，整形后也送人微机，两信号在微机中先进行数字 滤波，然后作如下算法处理 ＝ｒ （ｆ） ＝ｆｍ（ｆ）・Ｖ（ｔ）ｄｔ ：ｒ ． ，）ｄｒ 上 ｔ ｊ【Ⅳ，（ｆ）一Ｎ。（ｆ）ＪⅣ （ｆ （１－１） 式中ｗ（Ｉ）——瞬时输送量（ｋｇ，ｓ）；ｍ（１）——单位长度皮带上的瞬时物料重 量（ｋ ｓ）；Ｐ（１）一一作用于秤上的载荷量（ｋ曲；Ｌ一一秤体上的皮带长度 （ｍ）；Ｖ（ｔ）——瞬时皮带线速度（ｍ／ｓ）；Ｎ （ｔ）——经Ａ／Ｄ转换单位长度皮带上 瞬时物料重量所对应的数字量；Ｎ （ｔ）——瞬时皮带线速度经磁电感应式 速度电脉冲转换器检出的脉冲频率；Ｋ一一标准物料对应的转换系数 （频率／ｋｇ）；Ｎ。（ｔ卜—一皮带秤的系统零值。 单位长度皮带上的瞬时物料重量可用下式计算： 删＝ ＝ （ｋｇ／ｓ）（１－２） 经公式（１—１）处理后的数据，在单片机的控制管理下，可向用户提 供总输送量和其它的显示或打印数据，同时还可以向远方传递控制信息 和其它的模拟或数字信号。 ２、检测单元及放大整形电路的设计 ２．１称重传力机构的设计 瘴 图１传力机构 １一支承点；２一承重杠杆；３—传力簧片；４一固定块；５一计量箱；６一托辊 微机皮带秤的称重传力机构由前、后承重杠杆，无摩擦绞支点，承 重托辊和计算箱等组成，如图ｌ所示。当皮带上有物料通过时，物料首 先经皮带将载荷力传递给承重托辊。由于承重托辊直接支承在承重杠杆 上，而前后承重杠杆的端部又可作微小转动的无摩擦支点承在地基上， 因此承重托辊上的载荷力最后分别在两个承重杠杆的另一端（秤体中 部）综合，并由传力簧片传递到计量箱内。 计量箱位于秤体中部的皮带下方，它分为有平衡结构和无平衡结构 两种。计量箱的作用是将传力簧片送来的载荷力传递给力一电式荷重传 感器变为电信号送出。 ６２ 中国电子商务．．２０１３・０８ ２．２荷重传感器的原理及选用 荷重传感器的种类很多，有压磁式荷重传感器及电阻应变式荷重传 感器等。本设计中采用电阻应变式荷重传感器。 ２．３测速传感器的设计与选用 皮带秤中皮带线速度的检测常采用磁电感应式速度／电脉冲传感 器。测速传感器由与皮带接触的测速轮，连接轴，测速齿轮，测速头组 成，测速头由绕在磁钢上的线圈构成， 作时置于返程皮带上的测速轮 在皮带的摩擦带动下转动，同时也带动测速齿轮同轴转动，在测速齿轮 的周围均匀的铣了几个槽齿，当测速头与凸齿相对时，磁通最大，凹齿 与测速头相对时磁通最小，根据电磁感应原理，周期变化的磁通在线圈 中将感应出周期变化的电压，其频率ｆ正比于皮带的线速度ｖ。 ２．４放大电路的分析与设计 经荷重传感器转换后的模拟电压信号，其信号幅度很小，是毫伏级， 由于Ａ／Ｄ转换器的接受的是０～５Ｖ的标准电压。所以需要对传感器输 出的信号进行放大处理。 ２．５速度信号放大整形电路的设计 图２为转速信号的放大整形电路，图中Ｄ：。．为齐纳二极管，作保护 作用。运算放大器接成反相放大器，增益为１Ｏ倍，放大的目的是提高 输入信号的斜率以避免整形电路的误动作，Ｄ 和Ｄ 将对放大器输出 限幅并将负的部分去掉，经处理后的信号接入施密特触发器进行脉冲整 形，最后送人８０３ １的计数器输入端计得脉冲数并通过工程运算即得转 速 ⅡⅡ － ⅡＬ 图２转速信号放大整形电路 ３、单片机的应用与扩展 ３．１、８０３１单片机结构及应用 单片机内部最核心的部分是ＣＰＵ，它是单片机的大脑和心脏。ＣＰＵ 的主要功能是产生各种控制信号，控制存储器、输入，输出端口的数据 传送、数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等。 ３．２、８２５ ５Ａ的结构及功能 ８２５５Ａ是Ｉｎｔｅ１８６系列微处理机的配套并行接口芯片，它可为８６系 列ＣＰＵ与外部设备之间提供并行输入倚出的通道。由于它是可编程的， 可以通过软件来设置芯片的工作方式。所以，用８２５５Ａ连接外部设备 时，通常不用再附加外部电路，给使用者带来很大方便。本设计就是采 用８２５５芯片来扩展键盘和显示器的。 参考文献 【１］田沛．智能化检测仪表．北京．华北电力学院出版社．１９９３． 【２］童诗白．模拟电子技术基础．高等教育出版社．１９９８． 【３】曹巧媛．单片机原理及应用．北京．电子工业出版社．１９９７． 【４］潘新民，王燕芳．微型计算机控制技术．北京．电子工业出版社 ２００ ３． 作者简介 滑葳（１ ９８ ７一），女，内蒙古人，本科，助理工程师，从事热控检修 技术工作，临河热电厂．