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0引言

中國(guó)適用于爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的皮帶秤系統(tǒng)甚少，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家主要分為礦用核子秤和礦用電子皮帶秤兩大類(lèi)礦用核子秤存在輻射問(wèn)題，必須到有關(guān)部門(mén)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(hù)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(dòng)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(guó)家對(duì)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(cè)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(chǎng)上最普遍的防爆形式秤體、本安型防爆稱(chēng)重傳感器、本安型防爆接線(xiàn)盒在易燃易爆1、2類(lèi)危險(xiǎn)區(qū)，非防爆型稱(chēng)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(xiàn)盒、本安型防爆稱(chēng)重傳感器、本安型防爆稱(chēng)重儀表均在易燃易爆l、2類(lèi)危險(xiǎn)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(chǎng)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(shí)需要解決安全防爆、稱(chēng)量精度、調(diào)零標(biāo)定效率低和防誤動(dòng)作4種問(wèn)題根據(jù)礦井實(shí)際需求和常見(jiàn)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(chēng)重傳感器、速度傳感器、接線(xiàn)盒與稱(chēng)重顯示儀表四大部分組成皮帶秤稱(chēng)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(cè)量、顯示和控制物料質(zhì)量的儀表不僅完成信號(hào)采集處理、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)通訊等工作，還實(shí)時(shí)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(gè)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(duì)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(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，由于使用了差分電平傳輸信號(hào)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)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(xiàn)相接在總線(xiàn)上可以連接64個(gè)收發(fā)器而且可以有效扼制電磁干擾，可以滿(mǎn)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(cè)量稱(chēng)重儀表、過(guò)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(shí)調(diào)節(jié)和顯示各種參數(shù)，方便于查詢(xún)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(lèi)型為晶體管輸出，電路之間的信號(hào)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(jiǎn)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(wú)線(xiàn)、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(duì)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(hào)，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(hào)，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(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，為提高電子皮帶秤的稱(chēng)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(duì)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(lái)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(duì)個(gè)別模塊的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述

4.結(jié)論

通過(guò)以CortexM3內(nèi)核的STM32處理器為硬件平臺(tái)，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(chēng)重系統(tǒng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)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(hào)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(dòng)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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