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在煉膠工藝中，炭黑的自動稱量極大地提高了生產(chǎn)效率，而且使混煉生產(chǎn)線自動化成為可能。本文介紹的智能型炭黑稱重儀應(yīng)用單片機，操作靈活，精度高,具有良好的抗干擾性能。
1工作原理
采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器。根據(jù)電阻應(yīng)變計原理，將4個應(yīng)變片分別貼在梁上，組成全橋平衡電路。當(dāng)炭黑稱量斗作用于彈性梁時，使梁變形并引起應(yīng)變片電阻變化。電橋失去平衡，產(chǎn)生與載荷成正比的不平衡輸岀電壓。對該電壓信號進行放大和A/D轉(zhuǎn)換后，輸入到單片機中。單片機根據(jù)鍵盤輸入的工作方式信號進行相應(yīng)的處理。當(dāng)選擇單自動時,單片機控制計量過程，顯示稱量結(jié)果和處理報警;當(dāng)選擇全自動時，單片機顯示稱量結(jié)果并將其以BCD碼形式傳到上位機，由上位機根據(jù)生產(chǎn)配方控制稱量過程并處理報警。
2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
圖1示出了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。它主要由兩部分組成。一部分是模擬輸入通道,包括傳感器、量程放大器和A/D轉(zhuǎn)換器等；另一部分是主控板，完成控制、存儲、處理、計算、通訊、顯示及系統(tǒng)故障診斷等功能。系統(tǒng)采用8031單片機作主控元件,通過接口芯片8255完成與模擬輸入通道的接口。
3系統(tǒng)軟件
系統(tǒng)的軟件流程如圖2所示。

當(dāng)選擇單自動工作方式時，通過功能鍵和數(shù)字鍵設(shè)定皮重、快稱值和稱量值。然后按下啟動稱量鍵即可開始計量。計量結(jié)束后，按下炭黑排放鍵，則稱量后的炭黑就通過稱量料斗出口導(dǎo)管卸入密煉機中，系統(tǒng)進入稱量準(zhǔn)備狀態(tài)，等待下一次稱量。當(dāng)岀現(xiàn)故障報警時，先處理好故障,再按下復(fù)位鍵，即可解除報警狀態(tài)。
當(dāng)選擇全自動工作方式時,按下通訊鍵,則整個計量操作過程由上位機依據(jù)生產(chǎn)配方自動執(zhí)行。上位機控制電磁閥和電動閥等，執(zhí)行計量并處理報警。
為了高速、精確地計量，系統(tǒng)設(shè)有快、慢稱量控制功能。此外，控制軟件還具有自動除皮重和零位補償功能。
4模擬輸入通道
模擬輸入通道電路如圖3所示。該電路分辨率高，穩(wěn)定性好,零點漂移小。在采取下面所述措施后，較好地解決了干擾與稱重精度間的矛盾。

41電阻應(yīng)變式稱重傳感器
選用量程為10kg的傳感器，通過“杠桿”可測量炭黑重量范圍為0—100kgo供橋電壓5V,輸出電壓0—5mVo如圖3所示，電橋中設(shè)置了補償電路g為零點平衡電阻,R為零點溫度補償電阻，Re為靈敏度補償電阻。
供橋直流穩(wěn)壓源的電壓波動將直接影響傳感器輸岀電壓。因此,供電源采用了W723集成穩(wěn)壓器，同時由其分壓對A/D轉(zhuǎn)換器提供2V的基準(zhǔn)源。當(dāng)供橋電壓波動引起A/D轉(zhuǎn)換輸入變化時，基準(zhǔn)源電壓值也隨之按同樣比例改變,這樣就確保了A/D轉(zhuǎn)換器輸出的穩(wěn)定性。
4.2量程放大器
放大器應(yīng)具有穩(wěn)定的高放大倍數(shù)，能夠解決好高放大倍數(shù)與零點漂移的矛盾，具有較強的抗干擾能力。
為了減小空間電磁波對傳感器輸岀的微弱信號的干擾和傳感器與放大器之間存在電位差而引起的共模干擾的影響，首先應(yīng)將信號接到具有差動輸入的放大器中，然后用屏蔽導(dǎo)線傳送信號。這樣不僅避免外界電磁波的感應(yīng)，而且使每根導(dǎo)線對地電容效應(yīng)對稱，可較好地抵消共模干擾。
放大電路前級由斬波穩(wěn)零運放ICL7650接成差動電路。這樣，電路的漂移和共模干擾問題可由放大器本身的穩(wěn)零特性、低漂移及高共模抑制比得以解決。后級由運放741接成反相放大電路。
放大倍數(shù)Av=[(&+R+R*0.5Rw)/R]Rs/R,改變Rw可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)。目前一、二級分別取200,1-6倍,總放大倍數(shù)為330倍。
放大器的外接輸入和反饋電路均配以低溫度系數(shù)高精度電阻。輸岀端的低通濾波器辨率為1/19999。
4-4光電傳輸
為了提高過程通道的信噪比，有效抑制尖脈沖和各種噪聲的干擾,A/D轉(zhuǎn)換器輸岀的信號須經(jīng)過光電耦合器隔離后再進入計算機。由于A/D轉(zhuǎn)換器分時控制輸出，對光電耦合器的響應(yīng)速度要求較高。發(fā)光二級管的工作電流太小會影響傳輸靈敏度，太大會增加光敏三級管的退飽和時間。對于4N25型光電耦合器，電流值一般宜控制在10mA左右。
5結(jié)語
本裝置應(yīng)用于我廠煉膠分廠，經(jīng)運行、測定,證明具有良好的抗干擾性能。計量100kg炭黑的誤差小于200g。它不僅解決了炭黑高精度計量問題，而且提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

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