电子皮带秤在散装物料场的应用设计(测控技术与仪器)☆

摘  要
随着人民生活水平的提高，对散状物料质量的要求越来越高，这对煤矿厂等行业来说，就是要不断提高煤矿生产过程的质量控制和配方控制，以满足市场要求，因此，电子皮带秤的高稳定性和高计量精度显得越来越重要。
本文以方案选择、测量原理和装置设计入手，提出了新型电子皮带秤的方案,介绍了一种新型电子皮带秤的硬件、软件及机械机构的设计。该皮带秤用单片机作为控制单元，采用V/F 模数转换、锁相倍频、非线性校正和数字滤波技术。本文首先介绍了国内外电子皮带秤的发展状况以及趋势，并提及课题的来源和意义；然后由已知条件确定方案选择，尤其是对皮带秤的分类方法作了详细介绍，指出了各种电子皮带秤的优点和不足。接着，分析测量原理及装置设计，分别对秤架设计、称重传感器和速度传感器做以分析和选择，初步确定了装置的设计；再进行电路设计，由数学原理的介绍进行硬件设计和软件设计，硬件设计中分别对硬件结构及工作原理、V/F型模数转换和键盘输入及数据显示电路；软件设计重点介绍非线性拟合、数字滤波子程序。

关键词： 电子皮带秤； 方案选择； 测量原理； 装置设计； 电路设计
 
Abstract

The demand for high quality and good taste of fragmentary material is increasing as the standard of living is raised. To meet the demand, the coal pit factory, and so forth, has to continuously improve the quality control and receipt control oath production. This condition makes the high stability and precision of the electronic belt weighing conveyor more and more important.
Based on discuss of programmer select, measurement theory and instrument design, this paper presents a new type electronic belt weighing conveyor. The design of a new type belt scale’s hardware, software and mechanical structure is described. This belt scale uses single chip computer as control unit, V/F analogue-digital conversion, locking phase multiple frequency, non-linear correction and digital filtering techniques. Firstly this paper introduces the development of the electronic belt weighing conveyor both at home and abroad, and the tendency of electronic belt weighing conveyor, introducing origin of the theme and meaning of the theme. Secondly, it analyzes the known condition and makes sure programmer select, especially introduces to classify way detailed, and points out the advantage and disadvantage of the weighing conveyor. Furthermore, it analyses measurement theory and instrument design, respectively the beam of a steelyard design, weighing sensor and speed sensor and selects them detailed, so makes sure instrument design primarily. At last, it conducts to circuit design. By introducing mathematics theory, it conducts to hardware design and software design. Hardware design consists of hardware structure, working principle, V/F analogue-digital conversion, keyboard input and data display circuit. At the same time, software design introduces to  nonlinearity calibration and the procedure of data flit.
Keywords: electronic belt weighing conveyor; programmer select; measurement theory; instrument design; circuit design

本文主要研究内容
（1）了解国内外发展状况及趋势
（2）由已知条件确定方案选择；
（3）分析测量原理及装置设计；掌握各种电子皮带秤优点和缺点；
（4）进行电路设计。

 电子皮带秤的应用设计条件
本设计采用定量带式输送机作为应用设计条件。该输送机是通用型系列产品，可广泛用于冶金、矿山、煤炭、港口、电站、建材、石油等各个行业。
     多托辊皮带秤精度：+/-0.5%
     系统精度：±0.125%
     称量范围：0-1278t/h
     上托辊间距： 1.2 m
     下托辊间距： 3 m
     皮带宽度：1000 mm
     上托辊槽角：35°
     下托辊槽角：0°
     皮带速度：3.15 m/s
     远传传输：1000m
     皮带输送机倾角：0～10°
     工作条件和安装条件：
     环境温度：机械：-20℃～+50℃仪表：0℃～40℃
     电源电压：220V（+10﹪、-15﹪）50Hz±2﹪
以上参数由《运输机械设计选用手册》确定。

目    录    25000字
第1章 概论    3
1.1 皮带秤的国内外发展状况及趋势    3
1.1.1 皮带秤的国内外发展状况    3
1.1.2 皮带秤的发展趋势    3
1.2 课题的来源及意义    4
1.2.1 课题的来源及意义    4
1.2.2 本文主要研究内容    5
第2章 电子皮带秤的总体方案设计    6
2.1 电子皮带秤的应用设计条件    6
2.2 电子皮带秤的方案选择    7
2.2.1 皮带秤的发展阶段    7
2.2.2 皮带秤的分类方法    8
2.2.3 皮带秤的方案选择    10
第3章 皮带秤的测量原理及装置设计    18
3.1 皮带秤的测量原理    18
3.2 皮带秤的装置设计    19
3.2.1 皮带秤的秤架设计    19
3.2.2 称重传感器的称重原理及选型    20
3.2.3 速度传感器的分类及选型    24
第4章 皮带秤的电路设计    32
4.1皮带秤的数学原理    32
4.1.1 皮带秤的基本原理    32
4.1.2 速度传感器的频率确定    33
4.1.3 称重传感器的频率确定    34
4.1.4 液晶显示器显示示数的确定    34
4.2 皮带秤的硬件设计    36
4.2.1 硬件结构及工作原理    36
4.2.2 V/F型模数转换    37
4.2.3 键盘输入及数据显示电路    40
第5章 皮带秤的软件设计    42
5.1 非线性拟合程序    44
5.2 数字滤波程序    45
总结    47
参考文献    48
附录:    50
英文原文    59
中文译文    69
致  谢    75

[1] 郭永新，孙传友. 电子皮带秤电子电路的新设计[J]. 科技信息，2007，31:1-3.
[2] 曾华林. 一种新型电子皮带秤的设计[J]. 金属矿山，2003，1：48-50.
[3] 潘笑，李琦，文剑波. 新型高精度电子皮带的研制[J]. 华东电力，2003，10：35-37.
[4] 方原柏. 电子皮带秤运行检验装置性能的理论分析法[J]. 衡器，2007，36(3):6-7.
[5] 方原柏. 电子皮带秤测速传感器的现场灵活应用[J]. 衡器，2006，4:8-12.
[6] 郑淑艳. 基于AT89C51单片机的电子输送带秤控制系统设计[J]. 煤矿机械，2008，29(2):195-197.
[7] 梁跃武，王志爱，段承先.基于DSP技术的皮带秤速度测量装置的实现[J]. 中国测试技术，2008，34(6):109-110.
[8] 方原柏. 电子皮带秤的发展趋势[J]. 衡器，2007，6:15-17.
[9] 任治斌，张富春，杨延宁，等. MCS-51 单片机在电子皮带秤自动化中的应用[J]. 现代电子技术，2005，28(14):73-74.
[10] 张剑平，栾振祥. 电子皮带秤传感器的选择及秤体设计探讨[J]. 传感器世界，2001，7(7):19-20.
[11] 方原柏. 电子皮带秤的原理及应用[M].   1994
[12] 张洪润. 传感器应用设计300例(下册)[M].北京航空航天大学出版社，2006：17-58.
[13] 李朝青. 单片机原理及接口技术[M].(第3版). 北京航空航天大学出版社，2005：17-257.
[14] 胡汉才. 单片机原理及接口技术[M].(第2版). 清华大学出版社，2005：49-427.
[15] 赵承利. Protel DXP 电路设计[M]. 中国铁道出版社，2009：280-285.
[16] 庄宗元. AutoCAD 2004 使用教程[M]. 中国矿业大学出版社，2004：1-279.
[17] 张国雄. 测控电路[M].(第3版）. 机械工业出版社，2008：14-180.
[18] 韩建国，廖俊必. 测控技术与仪器专业英语[M]. 化学工业出版社，2009:1-35.
[19] 叶湘滨，熊飞丽，等. 传感器与测试技术[M]. 国防工业出版社，2007：99-122.
[20] 徐信荣. 新型电子皮带秤的研究[D]. 西安：西北工业大学，2002.
[21] 《运输机械设计选用手册》编辑委员会. 运输机械设计选用手册(上册)[M]. 化学工业出版社，1999:2-368.
[22] 程德福，林君. 智能仪器[M]. 机械工业出版社，2009:29-33.
[23] 秦曾煌.电工学下册电子技术[M]. 高等教育出版社，2003：384-395.
[24] T Yamazaki， et al.: Development of mass and length measurement system on conveyor belt， The Journal of JASME， pp. 513-514， 2006
[25] K Taniguchi， et al.: Engineering of image processing， (1996)， Kyouritu-shuppan

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