稱(chēng)重傳感器在帶式輸送機(jī)膠帶張力測(cè)試中的應(yīng)用研究

李慧慧

摘 要： 本文基于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的帶式輸送機(jī)和ATmega8 單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行探究，分析計(jì)算機(jī)和單片機(jī)聯(lián)合應(yīng)用下，膠帶張力實(shí)時(shí)監(jiān)控和張力曲線(xiàn)表現(xiàn)，現(xiàn)將其分析如下。

關(guān)鍵詞： 稱(chēng)重傳感器;帶式輸送機(jī);膠帶張力測(cè)試;研究

【中圖分類(lèi)號(hào)】TH222 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? 【文章編號(hào)】1674-3733（2020）07-0201-01

作為驗(yàn)證帶式傳輸機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)，膠帶張力是分析其生產(chǎn)傳輸能力的要點(diǎn)。膠帶張力測(cè)試依賴(lài)多種傳感器實(shí)現(xiàn)信息采集和驗(yàn)證處理。本系統(tǒng)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，以張力信號(hào)物理量和傳感器為研究?jī)?nèi)容，積極分析電壓型號(hào)和數(shù)據(jù)的自動(dòng)化記錄和處理效果，希望能夠?yàn)樘嵘?jì)算機(jī)控制試驗(yàn)?zāi)芰Γ瑑?yōu)化其分析試驗(yàn)結(jié)果奠定基礎(chǔ)。

1 探討膠帶張力測(cè)試的主要原理和裝置測(cè)試組成

1.1 承重傳感器分析

結(jié)合我國(guó)帶式傳輸機(jī)的實(shí)際測(cè)試條件和表現(xiàn)進(jìn)行研究，結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置條件和驗(yàn)證結(jié)果，分析帶式傳輸器的關(guān)鍵動(dòng)力參數(shù)特點(diǎn)，在具體選用傳感器的精度和量程方面進(jìn)行相應(yīng)的研究分析。本測(cè)試系統(tǒng)選用的稱(chēng)重傳感器為電阻應(yīng)變式傳感器，供橋電壓范圍控制在5-15v。

1.2 張力測(cè)試裝置運(yùn)行原理

為了保證膠帶運(yùn)行正常，傳統(tǒng)的膠帶張力測(cè)試方法存在局限性，因此需要采用合理的裝置控制其壓力范圍，可以采用壓力滾筒數(shù)值方向的受力值作為參考，并通過(guò)分解應(yīng)力得到張力。膠帶張力測(cè)試裝置示意圖如下圖1所示。

以上計(jì)算可知，傳感器的受力數(shù)值大小差異不大，通過(guò)硬件電路和軟件數(shù)據(jù)處理就可以得到實(shí)際的傳感器受力值，可通過(guò)測(cè)量張力角就可以獲得膠帶的張力值。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)研究分析

因?yàn)榉Q(chēng)重感應(yīng)器可以得到直接的毫伏級(jí)模擬信號(hào)，可在原有的張力測(cè)試模塊中加入運(yùn)算放大器、單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換器。OP07屬于低失調(diào)運(yùn)算放大器的一種，其主要的性能闡述有電壓電源±22v;消耗電流2.5mA;功能耗量為500mW。

分析張力測(cè)試模塊的電路原理圖，因?yàn)榉Q(chēng)重傳感器的輸出信號(hào)不高，屬于毫伏級(jí)的電路，對(duì)比傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器，該系統(tǒng)需要考慮放大后存在的失調(diào)電壓的影響。建議采用分級(jí)放大的方式，先對(duì)稱(chēng)重傳感器信號(hào)進(jìn)行放大，失調(diào)電壓約在 10uV。經(jīng)過(guò)一級(jí)放大信號(hào)后，普通的運(yùn)算放大器失調(diào)電壓的影響也不足為患?？紤]到第二級(jí)需要，因此建議采用LM324普通運(yùn)算放大器。

結(jié)合稱(chēng)重傳感器的組成和基本電路可知，傳統(tǒng)的傳感器的信號(hào)不穩(wěn)定，十分容易發(fā)生跳變的問(wèn)題，在空載時(shí)候，因?yàn)樽兤菀装l(fā)生微小的變形，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生零位漂移。這可能是傳感器自身的零點(diǎn)不平衡所致，因此在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)候，建議選用OP07完成基準(zhǔn)調(diào)零控制，最抑制致零位漂移。

3 膠帶張力數(shù)據(jù)值求取

因?yàn)閭鞲衅骱蛦纹瑱C(jī)的數(shù)字信號(hào)不一致，傳感器的信號(hào)和時(shí)間可實(shí)現(xiàn)連續(xù)模擬信號(hào)，但是單片機(jī)的信號(hào)屬于離散數(shù)字信號(hào)，因此只能夠在特定的選定時(shí)間內(nèi)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)值模擬取樣，最后將這些取樣模型轉(zhuǎn)換成模擬數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)譯成數(shù)字量。

3.1 放大電路輸出電壓計(jì)算求值

從以上硬件設(shè)計(jì)可知，輸入壓差信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后輸出電壓加算負(fù)載值發(fā)生變化。需要按照線(xiàn)性關(guān)系和ADC電壓進(jìn)行對(duì)應(yīng)的傳感器負(fù)載計(jì)算。

3.2 ADC轉(zhuǎn)換計(jì)算流程

現(xiàn)分析A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果，參考電壓為外部引腳，且采用左對(duì)齊的方式獲得8位精度轉(zhuǎn)換結(jié)果。可采用連續(xù)轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行系統(tǒng)時(shí)鐘轉(zhuǎn)換分析，并探討其完成查詢(xún)定位功能能力。考慮到轉(zhuǎn)換結(jié)果屬于左端對(duì)其，因此只需要采用8位精度，僅需取讀ADCH寄存器數(shù)據(jù)就可完成轉(zhuǎn)換要求。若非如此，需要先取讀ADCL的寄存器，之后保證寄存器數(shù)據(jù)內(nèi)容屬于同一次轉(zhuǎn)換結(jié)果。

3.3 軟件設(shè)計(jì)研究

按照以上計(jì)算要求，稱(chēng)重傳感器在帶式輸送機(jī)膠帶張力測(cè)試需要應(yīng)用“通信模塊”、“測(cè)力模塊”兩種，第一個(gè)方法實(shí)現(xiàn)了稱(chēng)重傳感器的綜合測(cè)試，第二個(gè)響應(yīng)計(jì)算機(jī)軟件的測(cè)試計(jì)算要求，最后將測(cè)試結(jié)果發(fā)送到計(jì)算機(jī)，整個(gè)承重感應(yīng)器測(cè)如下。首先，采用C + + Builder6.0 平臺(tái)虛擬程序運(yùn)行模型，其次運(yùn)用微軟的 ActiveX 控件 MScomm實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的單片機(jī)串行通信，最后實(shí)現(xiàn)稱(chēng)重傳感器間接測(cè)試張力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，承重傳感器可以滿(mǎn)足帶式傳輸機(jī)測(cè)試膠帶張力測(cè)試要求。可以直接將測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果通過(guò)串行通信送往計(jì)算機(jī)，通過(guò)強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理功能可以繪制相應(yīng)的張力曲線(xiàn)，為帶式傳輸機(jī)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供科學(xué)可信的數(shù)據(jù)參考，建議研究推廣。

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