内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）
2.3 配料皮带秤的组成及原理
2.3.1 配料皮带秤的组成
配料皮带秤的结构组成，主要由输送机架、称重传感器、测速传感器、秤架、主动滚筒、从动滚筒、输送带、张紧装置、拖动装置、清扫器、调偏装置等组成。当散落在输送皮带机上的物料通过秤体时，秤体中的称重传感器和测速传感器分别把重量毫伏信号和带速脉冲信号通过接线盒送往皮带秤仪表。 2.3.2 配料皮带秤的工作原理
皮带秤是自动衡器，与人们熟悉的非自动秤比较，前者是物料在输送过程中连续自动地完成称重任务，后者是物料在静止状态下断续地进行称重。所以连续、自动称重是皮带秤的主要特点。
运动皮带上单位长度的瞬时流量，某一段距离的物料重量，或一段时间和一段距离的累积重量，这些量可以用积分法来演算。
输送机输送物料时，皮带秤仪表连续测量皮带上每单位长度的载荷值q(kg/m)，并与皮带在同一时刻的速度v(m/s)相乘，测得结果为物料的瞬时流量，q*v(kg/s)。
因物料输送的不均匀性和皮带速度随时间变化，所以在T时间间隔的累积流量可以用以下积分式(2-1)表示:
TW??q(t)v(t)dt 式（2-1）
0 W——T时间间隔的物料累积量kg或t ； T——物料通过秤的时间S或h ；
q(t)——皮带单位长度上的物料重量kg/m ； v(t)——物料在皮带上的运行速度m/s 。
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2.4 称重传感器
称重传感器作为衡器的关键部件，其应用已经很普及了，但是称重传感器的选型，尤其是动态称重传感器的选型，还有很多要点需要注意。配料皮带秤传感器选型时应着重考虑称重传感器的量程、灵敏度、结构材质等方面[8-9]。 2.4.1 称重传感器的选择
l)量程的选择
皮带秤称重传感器的受力包括杠杆结构秤体的自重、物料流量作用力以及称量段内输送皮带的自重，因此量程选择要考虑这几项内容。物料流量作用力Fl的计算方法见式(2-2)。
Fl?Fi?L?R 式（2-2）
V(t)式(2-2)中，Fi—物料额定流量； L—称量段长度；
R—杠杆比，R=传感器受力 / 实际称量段受力(一般取R=0.5)； V（t）—物料在皮带上的运行速度。
考虑到皮带秤的使用环境较恶劣，经常遇到震动、冲击、过载等情况，为提高皮带秤可靠性，选择量程时，常取1.5的安全系数。为解决这些问题，同时还要考虑机械限位的设计，称重传感器的材质尽量选用抗冲击、抗过载能力强且输出稳定的钢制传感器，而尽量不选取铝制材料。
2)灵敏度的选择
一台衡器是否能正常工作，必须考虑这个系统中各个部件的技术参数能否匹配[19]。对衡器来讲，也就是称重传感器所选用最大秤量值，灵敏度值;称重仪表所选用的供桥电压值、最高灵敏度值等数最终必须满足这个系统的整体指标要求。
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3)称重传感器结构类型的选择
电阻应变式称重传感器的结构类型较多，按照弹性体结构区分，主要有以下几种类型。
a)悬臂梁式称重传感器
悬臂梁式称重传感器结构简单，灵敏度高，便于制作加工，但对立的作用点较敏感，对于震动大的场合，其输出信号不稳定。
b)剪切梁式称重传感器
该类型传感器的弹性体截面形式多为工字形，电阻应变片贴在中性层位置上，对受力点的变化不敏感，但结构简单，灵敏度高，线形好，但弹性体贴片困难，加工不易。所用材质多为铝制，稳定性差，而钢质的多为大量程，不适合皮带秤使用。
c)S型称重传感器
该类型传感器应变输出大、线性好，主要有平行梁和剪切梁两种类型。剪切梁式的剪切力与梁弯距无关，消除了受力点移动所引起的输出灵敏度变化，对侧向载荷也有较大的抵抗能力，而且结构紧凑小巧。其不足之处在于，用于小量程时，贴片处的腹板太薄，不易加工制作，且不易做到较高的灵敏度。平行梁式有较大的刚度，对载荷的偏移不敏感，有较高的输出灵敏度，可用于小量程称重传感器。
通过以上分析可知，对于配料皮带秤，可选用钢质的S型称重器，其连接方式采用关节轴承，处于受拉状态，其抗侧向力的能力可安装于密封的梁内，结构紧凑。 2.4.2 称重信号的处理
该测控系统中，采集的信号是来自各皮带秤上压力传感器输出的mV级小信号。设计选用的皮带秤远传来的动态称重信号是0～30mV范围，不能直接被PLC读取，需要经过外加放大电路处理，将其转化为0～10V的标准电压信号。为了实现电压放大，采用LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器，与单电源应用场合的标
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准运算放大器相比，它有一些显著优点：可单电源工作3V-32V、短跑保护输出、每封装含四个运算放大器、具有内部补偿的功能，其引脚图如下图2-2所示。
图2-2 LM324引脚图（管脚图）
又考虑到生产现场信号线与动力线、照明线并排布置，距离很近，在长距离传输中极易受到干扰而产生波动，故信号线采用了屏蔽补偿导线，信号线用金属管与动力线隔离。此外，在称重信号的输入端接入滤波网络,接入滤波网络后的输入电路如图2-3所示。
图2-3 称重信号的处理转化图
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2.5 测速传感器的选择
电子皮带秤所测量物料的瞬时流量的大小取决于两个参数，即瞬时流量等于称重传感器测量的承载器上物料负荷值q(kg/m)和测速传感器测量的皮带速度值v(m/s)两个参数相乘所得，即:W(t)=q*v，由此可见，测速传感器的测量精确度和稳定性与称重传感器的测量精确度和稳定性是同等重要的。只要保证q(t)*V(t)的乘积不变，就可以保证物料流量的恒定。即随皮带上物料重量的变化控制皮带运行速度做出相应的调整，就可以保证物料流量的恒定。目前称重传感器的精确度普遍提高到万分之几，而测速传感器的精确度大多在千分之几，所以提高测速传感器精确度是提高电子皮带秤系统精确度有效的途径之一。
测速传感器的脉冲信号进入显示仪表后，通常以3种方式完成与称重传感器信号的相乘运算[8]。第一种方式是测速脉冲信号经整形、放大后转换成O～10V DC模拟信号，并作为称重传感器的供桥电压，在称重传感器内实现乘法运算；第二种方式是测速脉冲信号经整形、放大后转换成模拟(或数字)信号，与称重传感器放大后的模拟(或数字)信号在专用的乘法器里进行乘法运算;第三种方式是测速脉冲信号整形后直接作为显示仪表中累加器的发信号，每接受一个测速脉冲信号，累加器就对称重传感器的输入信号进行一次采样，皮带速度越快，累加器采样的次数越多，采样值不断累加，因而以数字方式实行了乘法运算。
在皮带电机转子上同轴安装光电脉冲式测速传感器测皮带电机，计算出皮带的实际传输速度。光电脉冲式测速传感器由装在输入轴上的开孔圆盘、光源、光敏元件等组成。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身到光敏元件上，使光敏元件感光，产生一个电信号。圆盘上的孔可以是1个或多个，取决于设备要求的脉冲数。
另外，在某些场合，测速信号可以通过特殊方法获得。对本身不调速的皮带秤来说，
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