传感器在电子皮带秤中的应用

　　0　引言

　　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　电子皮带秤的工作原理

　　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,其工艺过程如图1所示。

　　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值之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极小,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。