摘　要：根据电子皮带秤的工艺过程，介绍了称量传感器和测速传感器的工作原理和作用，并提出了其常见问题的处理方法。

关键词：电子皮带秤；称量传感器；测速传感

皮带输送机广泛地应用于矿山、冶金、码头和化工等行业,对于散状的固态原料(如矿石、水泥、煤粉)进行自动输送,特别适合于高温、高空和有害环境下作业。例如,水泥厂粉磨车间的熟料配料系统就是依靠调节皮带输送机的速度来控制水泥磨的进料量,完成对各种熟料的配比。

1、电子皮带秤工作原理：电子皮带秤是一种用于测量和控制皮带输送机的速度和物料流量的实时控制器。

电子皮带秤的工作过程电子皮带秤定量给料的原理是,物料通过皮带秤秤台时,称量传感器将重量信号转换为电信号并传送给称重显示控制仪。称重显示控制仪不断检测秤架上物料的流量并与仪表内的设定值进行比较,得到实际流量与设定间的偏差值经过仪表内软件一系列复杂的运算后,称重显示控制仪输出PID电流信号到调速执行设备(如变频器)。调节皮带或给料设备的速度,改变下料或出料量的大小使之与设定值趋于一致,从而实现定量给料的目的。

电子皮带秤计量物料流量的信息传输过程为:皮带上运动物料的重量由称量传感器测量,并输出对应的电信号;皮带运行速度由速度传感器测量,并输出对应的电信号;称重显示控制采集上述两种信息,运算并输出对应的电信号。常见的运算方法有积分法和累加法。所谓积分法简单的讲就是某个瞬时测得的皮带单位长度上的物料质量P(t)与此时测得的皮带速度值v(t)的乘积在时间长度T上的积分。累加法是指当皮带输送机运行时,每隔一段固定长度就对物料质量测量一次。

从称量原理可知,电子皮带秤所测量物料的瞬时流量的数据采集主要采用两种传感器:即称量传感器与测速传感器。称量传感器是测量承载器上物料的负荷值P(t)/(kg/m),测速传感器是测量皮带速度值v(t)/(m/s)。

2　称量传感器

皮带上的物料(包括皮带重量)是通过称量托辊传递给秤架,再将力传递给称量传感器的。称量传感器的结构形式有电阻应变式、压磁式、差动变压器式、电容式、压电式等。电阻应变式称量传感器因制作简单、工艺成熟、精确度高(最高精确度目前可做到非线性、重复性、滞后指标优于0.01%),一直占据90%以上的称量传感器市场份额,国内市场几乎是电阻应变式称量传感器的一统天下。电阻应变式传感器的原理是用应变片直接测量弹性元件的应变,实现间接测量压力。这种方法弹性元件变形小,可以测量高频率变化的压力。

应变式传感器的应变元件实际是一个测力应变筒,被测压力经膜片转换成相应大小的力,再传给应变筒。应变筒受压缩变形,沿轴向贴的应变片受压阻值变小,沿周向贴的应变片受拉阻值增大,组成应变电桥即可得到输出电压值,从而测出压力值的大小。应变式传感器的结构如图2所示。图2　应变传感器结构称量传感器测量原理采用全桥电路(图3),其中输出电压USC=U×ΔR1/R1。全桥电路中的R1、R2、R3、R4阻值均相等。ΔR1为应变片测力时变化的阻值,它反映了所测压力的大小与输出电压Usc的关系(成正比)。设计中使用全桥电路的目的在于:当R1=R2=R3=R4时,电桥电压灵敏度最高,并消除了非线性误差,也起到了补偿作用。图3　称量传感器输出全桥电路

3、测速传感器电子皮带秤上所用测速传感器目前主要有磁阻脉冲式、光电脉冲式两类,模拟式测速发电机式测速传感器早已不再使用,取而代之的是上述两种输出脉冲信号的数字式测速传感器。

a)磁阻脉冲式测速传感器:磁阻脉冲式测速传感器中,线圈和磁铁部分都是静止的,与被测件连接,而运动的部分是用导磁材料制成的,当转动件转动时,改变了磁路的磁阻,因而改变了贯通线圈的磁通,在线圈中产生了感生电势。磁阻脉冲式测速传感器从结构上看有开磁路和闭磁路两种。在一个П型永久磁铁上装有两个相互串联的感应线圈,滚轮与皮带直接摩擦旋转并带动等分齿轮旋转。当等分齿轮的凸起部分与磁极相对时,回路磁通最大,当等分齿轮的凹陷部分与磁极相对时,回路磁通最小,感应线圈上便感应随磁通变化的感应电压。感应电压变化的频率f与皮带速度v成正比。这种测速传感器结构简单,但输出信号幅度小。当皮带运行时,通过摩擦使滚轮旋转,并带动转子磁杯转动,转子磁杯及定子磁杯相对安装,其圆周端面上都均匀地铣出多个齿槽。当两个磁杯的凸齿相对时,磁通最大,当两个磁杯的凸凹齿相对时,磁通最小,从而在线圈中感应出随磁通而变化的感应电压。磁阻测速传感器结构较复杂,但密封性能好,输出信号幅值大。磁阻脉冲式测速传感器用于高转速测量时,因磁路磁滞影响,使线圈中感应电压太小而不易测量。

b)光电脉冲式测速传感器:光电脉冲式测速传感器(如图4)由装在输入轴4上的开孔圆盘3、光源5、光敏元件1以及缝隙板2等组成,输入轴与被测轴相连接。当圆盘转到某一位置时,由光源发射的光通过开孔圆盘上的孔照射到光敏元件上,使光敏元件感光,产生一个电信号。开孔盘上开有一定数量的小孔,当开孔盘转动一周,光敏元件感光的次数与盘的开孔数相等,因此产生相应数量的电脉冲信号。圆盘上的孔可以是1个或多个,取决于设备要求的脉冲数。图4　光电脉冲式转速传感器的结构原理

4　常见问题的处理方法

a)电子皮带秤开启正常,电脑显示停止,无流量。应重点检查速度传感器及其线路,在不确定之前,可以将速度信号的给定方式由实测改为内给,若正常则说明速度信号异常,检查或更换速度传感器。

b)电子皮带秤的零点值过高,称量不准。出现这种情况,应首先检查秤架是否有问题,比如秤架上是否压有重物,秤架的螺栓是否有松动倾斜等。确认秤架没有问题,然后检查称重传感器,在空秤时测量各个传感器的输出信号,如果输出信号相差过大,则说明有传感器损坏,确定后更换称重传感器。

c)当皮带机停止运行时,由于皮带上有剩余物料或皮带不均匀皮重造成显示仪表仍在缓慢跳字,造成不运物成的工件表面纹理,其图像对应的共生矩阵中的主对角线元素值很大,而其他元素值几乎全为零。而对于刀具磨损程度比较高时车削形成的工件表面纹理,其图像对应的共生矩阵中非零的元素值在主对角线的两侧分布比较散乱。分析表明灰度共生矩阵能在一定程度上有效地识别由新刀车削形成的工件表面纹理和刀具急剧磨损时车削形成的工件表面纹理。

参考文献:[1]王亮申,欧宗瑛.图像纹理分析的灰度2基元共生矩阵法[J].计算机工程,2004(23).[2]颜梅春,张友静,鲍艳松.基于灰度共生矩阵法的IKONOS影像城市草地信息提取[J].

 

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