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0 前 言
隨著全國(guó)范圍內(nèi)高速公路的修建, 用于路面配料的瀝青拌和機(jī)越來(lái)越受到人們的重視, 微機(jī)控制的瀝青拌和機(jī)則由于功能齊全、自動(dòng)化程度高而倍受青睞。
LQBH- 1000 型瀝青拌和機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)[ 1] 就是典型一例, 該機(jī)為1 000 t大型瀝青拌和機(jī),可同時(shí)完成石料、石粉、瀝青等多種料的稱(chēng)量、攪拌、卸料、運(yùn)輸?shù)裙δ? 節(jié)省大量人力物力。但是一些現(xiàn)有產(chǎn)品還存在不少缺點(diǎn), 如稱(chēng)重誤差大、運(yùn)行可靠性低等, 甚至運(yùn)行一段時(shí)間以后, 由于稱(chēng)重誤差過(guò)大而無(wú)法繼續(xù)使用。鑒于此, 設(shè)計(jì)了微機(jī)控制的LQBH- 1000 大型瀝青拌和機(jī)系統(tǒng)。
1 稱(chēng)重配料系統(tǒng)的組成
本機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括傳感器[ 2] 輸入及放大電路模塊、開(kāi)關(guān)量輸入模塊、鍵盤(pán)輸入模塊、主控模塊和輸出模塊五大部分, 主控部分采用了康拓STD 總線(xiàn)工業(yè)控制機(jī)[ 3] 。
稱(chēng)重傳感器共三組, 每組由三個(gè)傳感器并聯(lián), 分別采集石料、石粉、瀝青的質(zhì)量信號(hào), 被采集信號(hào)經(jīng)放大電路放大后進(jìn)入STD 總線(xiàn)控制系統(tǒng), 系統(tǒng)根據(jù)采樣信號(hào)完成三種料的稱(chēng)量、配比、攪拌、卸料等, 并將質(zhì)量等數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。實(shí)際應(yīng)用中稱(chēng)重、攪拌、卸載同時(shí)交叉進(jìn)行, 要求各動(dòng)作必須協(xié)調(diào)一致、穩(wěn)定可靠, 石料、石粉的稱(chēng)量誤差不超過(guò)3 % , 瀝青的稱(chēng)重誤差低于1%。由于系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)量精度要求較高, 而系統(tǒng)中傳感器電源、放大電路對(duì)稱(chēng)量精度及穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用, 因此在設(shè)計(jì)中格外注意了傳感器電源、放大電路及有關(guān)輸入信號(hào)的隔離。
2 傳感器電源及放大電路的設(shè)計(jì)
2. 1 傳感器電源的設(shè)計(jì)
稱(chēng)重傳感器采用BHR- 4M 應(yīng)變式荷重傳感器, 傳感器內(nèi)部實(shí)際為一平衡電橋。由8 片電阻應(yīng)變計(jì)組成, 所需供橋電源為直流6~ 18V 。分辨能力為額定測(cè)量上限值的0 . 1% 。R2、R3 均采用高精密電位器, 調(diào)節(jié)R2、R3 可使LM317 及LM337 的輸出電壓為+ 5 V 及- 5 V, 當(dāng)輸出電壓正常時(shí), 測(cè)出R2 及R3 的值, 用等值高精密電阻器代替。這樣設(shè)計(jì)后稱(chēng)重誤差為1. 5% 左右, 電源引起的誤差明顯減小, 電橋輸出可靠性同時(shí)得到提高, 完全符合設(shè)計(jì)要求。
2. 2 放大電路的設(shè)計(jì)
荷重傳感器BHR- 4M 輸出信號(hào)非常微弱, 額定載荷下, 當(dāng)電橋電壓10 V 時(shí), 靈敏度僅為輸出靈敏度由驅(qū)動(dòng)電流決定, 驅(qū)動(dòng)電流越大, 電橋輸出靈敏度越高, 而驅(qū)動(dòng)電流的大小又是由供橋電壓決定的。可見(jiàn), 提高供橋電壓可提高傳感器電橋輸出靈敏度。但是供橋電壓過(guò)高又會(huì)對(duì)微機(jī)系統(tǒng)造成損壞, 二者是矛盾的。為了避免電橋輸出電壓過(guò)高對(duì)STD 總線(xiàn)元器件造成損壞, 設(shè)計(jì)過(guò)程中取適中電壓10 V。傳感器電源的設(shè)計(jì)直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確度。實(shí)踐證明, 若供橋電源采用一級(jí)穩(wěn)壓,穩(wěn)壓器件采用7810, 稱(chēng)重誤差為10%, 屏幕顯示的稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)變化較大, 各部分之間協(xié)調(diào)性較差。采用兩級(jí)穩(wěn)壓, 一級(jí)穩(wěn)壓器采用7812, 二級(jí)穩(wěn)壓器采用7810, 稱(chēng)重誤差為3% 左右, 各部分之間協(xié)調(diào)性較好?？梢?jiàn)電橋電壓的重要性。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 采用差動(dòng)式電源可將電源的波動(dòng)部分中和掉, 大大提高電橋輸出精度及穩(wěn)定性, 因此采用電壓可調(diào)式三端穩(wěn)壓器LM317 及LM337 組成差動(dòng)式電源, 取+ 5V和- 5 V, 組成10 V 電源, 大大提高了采樣精度。
0. 3mV/ V, 因此需將信號(hào)進(jìn)行放大。但是傳感器電橋輸出阻抗較低, 如果放大器的輸入阻抗過(guò)高, 則會(huì)使得傳感器的輸出阻抗與放大器的輸入阻抗不匹配, 誤差反而更大, 同時(shí)干擾信號(hào)也通過(guò)放大通道進(jìn)入系統(tǒng)。為了使二者匹配并消除干擾, 放大電路采用了超低
漂移高精度運(yùn)算放大器OP07[ 4] , OP07 具有高增益低失調(diào)、低電壓漂移、高輸入阻抗、高共模抑制比、低溫度漂移等特點(diǎn)。
為了進(jìn)一步消除溫度漂移, OP07 的1 腳與8 腳之間均接高精密電位器, 即W1、W2, 電位器滑動(dòng)端引腳接+ 5V 電源, 調(diào)整W1、W2, 將零點(diǎn)漂移調(diào)為0. 001mV, 從而取得良好的放大效果, 該電路調(diào)好后, 測(cè)出W1、W2 電阻值, 用等值精密電阻器代替。
3 結(jié) 論
采用上述電源和放大電路, 主機(jī)采用STD 總線(xiàn)工控機(jī)設(shè)計(jì)的LQBH- 1000 型瀝青拌和機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng), 與同類(lèi)產(chǎn)品相比誤差低、可靠性高, 運(yùn)行情況良好。

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