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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，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

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，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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