電子皮帶秤測(cè)速傳感器的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

　　一 概述  

　　從稱重原理可知，電子皮帶秤所測(cè)量物料的瞬時(shí)流量的大小取決于兩個(gè)參數(shù)，即瞬時(shí)流量等于稱重傳感器測(cè)量的承載器上物料負(fù)荷值q（kg/m）和測(cè)速傳感器測(cè)量的皮帶速度值v（m/s）兩個(gè)參數(shù)相乘所得，即：w（t）=qv  

　　由此可見(jiàn)，測(cè)速傳感器的測(cè)量精確度和穩(wěn)定性與稱重傳感器的測(cè)量精確度和穩(wěn)定性是同等重要的。目前稱重傳感器的精確度普遍提高到萬(wàn)分之幾，而測(cè)速傳感器的精確度大多在千分之幾，所以提高測(cè)速傳感器精確度是提高電子皮帶秤系統(tǒng)精確度有效的途徑之一。  

　　測(cè)速傳感器的脈沖信號(hào)進(jìn)入顯示儀表后，通常以3種方式完成與稱重傳感器信號(hào)的相乘運(yùn)算。第一種方式是測(cè)速脈沖信號(hào)經(jīng)整形、放大后轉(zhuǎn)換成 0～10V DC模擬信號(hào)，并作為稱重傳感器的供橋電壓，在稱重傳感器內(nèi)實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算；第二種方式是測(cè)速脈沖信號(hào)經(jīng)整形、放大后轉(zhuǎn)換成模擬（或數(shù)字）信號(hào)，與稱重傳感器放大后的模擬（或數(shù)字）信號(hào)在專用的乘法器里進(jìn)行乘法運(yùn)算；第三種方式是測(cè)速脈沖信號(hào)整形后直接作為顯示儀表中累加器的觸發(fā)信號(hào)，每接受一個(gè)測(cè)速脈沖信號(hào)，累加器就對(duì)稱重傳感器的輸入信號(hào)進(jìn)行一次采樣，皮帶速度越快，累加器采樣的次數(shù)越多，采樣值不斷累加，因而以數(shù)字方式實(shí)行了乘法運(yùn)算。  

　　在電子皮帶秤使用過(guò)程中，涉及測(cè)速傳感器的問(wèn)題不少，但由于介紹這方面的資料極少，用戶碰到這些問(wèn)題往往束手無(wú)策。作者根據(jù)自身工作中的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)列舉一些解決問(wèn)題的辦法，希望能對(duì)讀者解決這類問(wèn)題有所借鑒。  

　　二 常用的測(cè)速傳感器  

　　電子皮帶秤上所用測(cè)速傳感器目前主要有磁阻脈沖式、光電脈沖式兩類。模擬式測(cè)速發(fā)電機(jī)式測(cè)速傳感器早已不再使用，取而代之的是上述兩種輸出脈沖信號(hào)的數(shù)字式測(cè)速傳感器。  

　　1. 磁阻脈沖式測(cè)速傳感器  

　　磁阻脈沖式測(cè)速傳感器中，線圈和磁鐵部分都是靜止的，與被測(cè)件連接而運(yùn)動(dòng)的部分是用導(dǎo)磁材料制成的，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，改變了磁路的磁阻，因而改變了貫通線圈的磁通，在線圈中產(chǎn)生了感生電勢(shì)。磁阻脈沖式測(cè)速傳感器從結(jié)構(gòu)上看有開(kāi)磁路和閉磁路兩種。  

　　在一個(gè)П型永久磁鐵上裝有兩個(gè)相互串聯(lián)的感應(yīng)線圈，滾輪與皮帶直接摩擦旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)等分齒輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)确铸X輪的凸起部分與磁極相對(duì)時(shí)，回路磁通最大，當(dāng)?shù)确铸X輪的凹陷部分與磁極相對(duì)時(shí)，回路磁通最小，感應(yīng)線圈上便感應(yīng)隨磁通變化的感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓變化的頻率f與皮帶速度v成正比。這種測(cè)速傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出信號(hào)幅度小。  

　　當(dāng)皮帶運(yùn)行時(shí)，通過(guò)摩擦使?jié)L輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)子磁杯轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子磁杯及定子磁杯相對(duì)安裝，其圓周端面上都均勻地銑出多個(gè)齒槽。當(dāng)兩個(gè)磁杯的凸齒相對(duì)時(shí)，磁通最大，當(dāng)兩個(gè)磁杯的凸凹齒相對(duì)時(shí)，磁通最小，從而在線圈中感應(yīng)出隨磁通而變化的感應(yīng)電壓。  

　　閉磁路測(cè)速傳感器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但密封性能好，輸出信號(hào)幅值大。磁阻脈沖式測(cè)速傳感器用于高轉(zhuǎn)速測(cè)量時(shí)，因磁路磁滯影響，使線圈中感應(yīng)電壓太小而不易測(cè)量。  

　　2. 光電脈沖式測(cè)速傳感器  

　　光電脈沖式測(cè)速傳感器由裝在輸入軸上的開(kāi)孔圓盤(pán)、光源、光敏元件等組成。當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)到某一位置時(shí)，由光源發(fā)射的光通過(guò)開(kāi)孔圓盤(pán)上的孔照身到光敏元件上，使光敏元件感光，產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。圓盤(pán)上的孔可以是1個(gè)或多個(gè)，取決于設(shè)備要求的脈沖數(shù)。  

　　三 應(yīng)用測(cè)速傳感器的實(shí)例  

　　1. 停用測(cè)速傳感器  

　　對(duì)不調(diào)速的皮帶輸送機(jī)來(lái)說(shuō)，皮帶速度的變化量大致為±（0.3～0.5）%，這取決于供電電源頻率、電源電壓及負(fù)荷率，其中，供電電源頻率影響最大。但對(duì)于由大電網(wǎng)供電的用戶來(lái)說(shuō)，由于電網(wǎng)電源頻率相當(dāng)穩(wěn)定，所以通常皮帶速度的變化率小于±0.2%。我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)早、中、晚多次測(cè)量不同負(fù)載率情況下的皮帶速度，其變化均小于±0.2%。  

　　據(jù)美國(guó)賽摩拉姆齊公司推薦：當(dāng)皮帶速度變化超過(guò)±0.2%或稱重精確度要求高于±0.5%時(shí)，應(yīng)該采用測(cè)速傳感器。反過(guò)來(lái)說(shuō)，當(dāng)皮帶速度變化小于±0.2%或稱重精確度要求低于±0.5%時(shí)，則可以考慮不用測(cè)速傳感器，那么在電子皮帶秤整個(gè)系統(tǒng)里是用什么樣的方式替代測(cè)速傳感器的信號(hào)呢？  

　　在幾乎所有的電子皮帶秤的顯示儀表里都有這樣一個(gè)功能，即內(nèi)脈沖、外脈沖選擇功能。當(dāng)選擇外脈沖時(shí)，由安裝在皮帶輸送機(jī)上的測(cè)速傳感器向顯示儀表提供脈沖信號(hào)；當(dāng)選擇內(nèi)脈沖時(shí)，則由顯示儀表本機(jī)內(nèi)的信號(hào)脈沖源提供脈沖信號(hào)。  

　　我們?cè)谝粋�(gè)選礦廠參觀時(shí)看到一臺(tái)關(guān)鍵的計(jì)量皮帶秤已經(jīng)停用，詢問(wèn)原因才知道是測(cè)速傳感器損壞造成的，因購(gòu)買備品備件困難而暫時(shí)棄用。我們讓用戶給顯示儀表供電并調(diào)用菜單，當(dāng)調(diào)到“Tacho. Active?”（測(cè)速傳感器有效?）時(shí)，我們看到可以選擇“yes”或“no”（這里“yes”表示由安裝在皮帶輸送機(jī)上的測(cè)速傳感器向顯示儀表提供脈沖信號(hào)，“no”則表示由顯示儀表本機(jī)內(nèi)的信號(hào)脈沖源提供脈沖信號(hào)），當(dāng)我們將選擇由“yes”改為“no” 以后，又在菜單的下一步“Nominal Speed”（額定速度）中設(shè)置了實(shí)際速度值，皮帶秤顯示儀表左上方的小光點(diǎn)又開(kāi)始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，表示有測(cè)速信號(hào)，皮帶秤又重新開(kāi)始工作了。 

　　一兩天以后，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員又有了新的煩惱，當(dāng)皮帶機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，由于皮帶上有剩余物料或皮帶不均勻皮重造成顯示儀表仍