電子(zǐ)皮帶秤測(cè)速(sù)傳感器(qì)的(dí)現場應用(yòng)

從(cóng)稱重原理(lǐ)可(kě)知，電(diàn)子(zǐ)皮帶秤(chèng)所(suǒ)測量(liáng)物(wù)料的瞬時流量的大小(xiǎo)取(qǔ)決於兩個(gè)參數，即瞬(shùn)時流量(liáng)等於(yú)稱重傳感器測(cè)量的承(chéng)載(zǎi)器上(shàng)物(wù)料(liào)負荷(hé)值q(kg/m)和(hé)測速傳(chuán)感(gǎn)器(qì)測(cè)量的(dí)皮帶(dài)速(sù)度值(zhí)v(m/s)兩(liǎng)個(gè)參數相(xiāng)乘所(suǒ)得(dé)，即：w(t)=qv

由(yóu)此可見(jiàn)，測速(sù)傳感器的(dí)測量度(dù)和穩定性與(yǔ)稱(chēng)重(zhòng)傳感(gǎn)器的(dí)測量(liáng)度(dù)和穩定性是同等重(zhòng)要(yào)的
。目前稱重傳(chuán)感器的度普遍提(tí)高(gāo)到萬分之(zhī)幾(jī)，而(ér)測(cè)速傳感器的度(dù)大多(duō)在千(qiān)分(fēn)之幾(jī)，所以提高測(cè)速(sù)傳感器度(dù)是提高電(diàn)子皮(pí)帶秤係(xì)統度(dù)有(yǒu)效的途(tú)徑之(zhī)一(yī)
。

測速傳感器(qì)的(dí)脈(mài)衝信(xìn)號進入(rù)顯示(shì)儀(yí)表(biǎo)後，通(tōng)常以3種方(fāng)式完成(chéng)與稱重傳感器信號的(dí)相(xiāng)乘運(yùn)算(suàn)
。*種方(fāng)式(shì)是測速脈衝(chōng)信號經(jīng)整形，放(fàng)大後轉換(huàn)成0～10V DC模(mó)擬信號(hào)，並作為稱重(zhòng)傳(chuán)感器的供(gōng)橋電壓(yā)，在(zài)稱(chēng)重(zhòng)傳感器內(nèi)實現(xiàn)乘法(fǎ)運(yùn)算(suàn)；第二種方式(shì)是測速脈(mài)衝信號(hào)經整(zhěng)形，放(fàng)大後(hòu)轉換成(chéng)模(mó)擬(或數字(zì))信(xìn)號，與稱(chēng)重傳(chuán)感器放大(dà)後的(dí)模(mó)擬(或數(shù)字(zì))信(xìn)號(hào)在(zài)的乘(chéng)法器裏進行(háng)乘法運算(suàn)；第(dì)三種(zhǒng)方(fāng)式是測速脈衝信(xìn)號整(zhěng)形後(hòu)直接(jiē)作(zuò)為顯示儀(yí)表(biǎo)中累加(jiā)器的觸(chù)發信號(hào)，每接受一個(gè)測速脈(mài)衝信號(hào)，累加(jiā)器(qì)就對(duì)稱重(zhòng)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的輸入(rù)信號(hào)進(jìn)行(háng)一次(cì)采樣，皮(pí)帶速度(dù)越(yuè)快(kuài)，累(léi)加(jiā)器采(cǎi)樣的次(cì)數(shù)越多，采(cǎi)樣值不斷累(léi)加，因而(ér)以數字(zì)方(fāng)式實行了乘(chéng)法運(yùn)算(suàn)
。

在電(diàn)子皮帶(dài)秤使(shǐ)用過程中，涉及(jí)測(cè)速傳感(gǎn)器(qì)的問(wèn)題不少，但由於介(jiè)紹(shào)這(zhè)方(fāng)麵(miàn)的(dí)資料極少(shǎo)，用戶碰到這些(xiē)問題往(wǎng)往(wǎng)束(shù)手無(wú)策
。作者(zhě)根據(jù)自身(shēn)工(gōng)作中(zhōng)的體會和經(jīng)驗(yàn)列(liè)舉一(yī)些解決(jué)問(wèn)題的(dí)辦法(fǎ)，希(xī)望能對(duì)讀者解決這類(lèi)問(wèn)題(tí)有(yǒu)所(suǒ)借(jiè)鑒(jiàn)
。

二(èr)，常(cháng)用(yòng)的測(cè)速傳(chuán)感器(qì)

電子(zǐ)皮(pí)帶秤(chèng)上所用測(cè)速傳感器(qì)目前主要有(yǒu)磁阻脈(mài)衝式，光(guāng)電(diàn)脈衝式兩類(lèi)
。模擬式測(cè)速發電(diàn)機式測速傳感(gǎn)器(qì)早已不再(zài)使用，取而代(dài)之(zhī)的(dí)是上述兩種(zhǒng)輸出脈衝信號的數字式測速傳感器
。

1. 磁(cí)阻脈(mài)衝(chōng)式(shì)測速傳感器(qì)

磁(cí)阻(zǔ)脈(mài)衝式(shì)測速傳(chuán)感(gǎn)器(qì)中(zhōng)，綫圈(quān)和磁鐵(tiě)部分(fēn)都(dū)是(shì)靜止的，與(yǔ)被(bèi)測(cè)件(jiàn)連接(jiē)而(ér)運動(dòng)的部(bù)分是用(yòng)導(dǎo)磁(cí)材(cái)料製成的，當(dāng)轉動(dòng)件轉動時，改變了磁(cí)路(lù)的磁阻，因而改變了貫通(tōng)綫圈的磁通，在(zài)綫(xiàn)圈中(zhōng)產(chǎn)生(shēng)了感(gǎn)生(shēng)電(diàn)勢(shì)
。磁阻(zǔ)脈衝式測速(sù)傳感器(qì)從(cóng)結構上(shàng)看有開(kāi)磁路和閉磁路兩種(zhǒng)
。

在(zài)一(yī)個П型(xíng)*磁鐵上裝(zhuāng)有(yǒu)兩個相互串聯的(dí)感(gǎn)應(yīng)綫圈(quān)，滾輪與皮帶(dài)直接摩(mó)擦旋轉(zhuǎn)並帶動等分(fēn)齒(chǐ)輪旋轉
。當等分(fēn)齒輪的(dí)凸起部分與磁(cí)極相(xiāng)對時，回(huí)路磁通zui大(dà)，當等分齒輪的凹(āo)陷部分與(yǔ)磁極相(xiāng)對(duì)時(shí)，回路磁通(tōng)zui小，感(gǎn)應(yīng)綫圈(quān)上便感應(yīng)隨(suí)磁通變(biàn)化(huà)的感(gǎn)應(yīng)電壓
。感應電(diàn)壓變化的頻率(shuài)f與皮帶(dài)速(sù)度(dù)v成正(zhèng)比
。這種測(cè)速傳感(gǎn)器(qì)結(jié)構簡單(dān)，但(dàn)輸出信(xìn)號幅度小
。

當皮帶(dài)運(yùn)行(háng)時(shí)，通過摩擦(cā)使滾輪旋(xuán)轉，並帶(dài)動轉(zhuǎn)子磁杯轉動(dòng)，轉子(zǐ)磁杯(bēi)及定(dìng)子磁(cí)杯相對安裝(zhuāng)，其圓周端麵上都(dū)均匀地銑(xiǎn)出多個(gè)齒(chǐ)槽(cáo)
。當兩個磁(cí)杯(bēi)的凸(tū)齒相對時(shí)，磁(cí)通zui大，當(dāng)兩(liǎng)個(gè)磁(cí)杯(bēi)的凸凹齒相(xiāng)對(duì)時(shí)，磁通zui小，從(cóng)而在(zài)綫圈(quān)中(zhōng)感(gǎn)應出(chū)隨(suí)磁通而變化的感應電壓
。

閉磁路測速(sù)傳(chuán)感器結構(gòu)較(jiào)復雜(zá)，但(dàn)密封(fēng)好，輸出(chū)信號幅(fú)值大
。磁阻脈衝(chōng)式測速傳感(gǎn)器用於高轉(zhuǎn)速測量時(shí)，因磁路(lù)磁滯(zhì)影(yǐng)響，使綫圈(quān)中(zhōng)感(gǎn)應電壓太小而(ér)不(bù)易測(cè)量(liáng)
。

2. 光電脈(mài)衝式測速(sù)傳感器(qì)

光電(diàn)脈(mài)衝式(shì)測速傳感(gǎn)器(qì)由裝在(zài)輸入軸上(shàng)的開孔圓盤(pán)，光源，光敏(mǐn)元件(jiàn)等組成(chéng)
。當圓盤轉(zhuǎn)到某一位(wèi)置時，由光源發射(shè)的光通(tōng)過(guò)開孔圓盤(pán)上的孔照身到光敏元件上(shàng)，使(shǐ)光敏元件(jiàn)感(gǎn)光，產生一(yī)個電(diàn)信號
。圓盤(pán)上的(dí)孔可以是1個(gè)或多個，取(qǔ)決(jué)於設(shè)備(bèi)要(yào)求的脈衝(chōng)數
。

三，應(yīng)用測速傳感器(qì)的(dí)實(shí)例(lì)

1. 停用測速(sù)傳感器(qì)

對不調速(sù)的(dí)皮(pí)帶(dài)輸(shū)送(sòng)機來(lái)說(shuō)，皮(pí)帶(dài)速度的(dí)變化量大(dà)致(zhì)為(wéi)±(0.3～0.5)%，這(zhè)取決於(yú)供(gōng)電(diàn)電(diàn)源(yuán)頻率(shuài)，電源電壓及(jí)負(fù)荷(hé)率(shuài)，其中，供電電(diàn)源頻(pín)率影響(xiǎng)zui大(dà)
。但(dàn)對(duì)於(yú)由(yóu)大電網(wǎng)供電(diàn)的(dí)用戶(hù)來(lái)說，由於(yú)電網電源頻(pín)率相當穩(wěn)定(dìng)，所以通(tōng)常皮帶速(sù)度的變化率小(xiǎo)於(yú)±0.2%
。我們(mén)在現(xiàn)場早，中，晚(wǎn)多次(cì)測量(liáng)不同(tóng)負載率(shuài)情(qíng)況下的(dí)皮帶速度，其(qí)變化均小於(yú)±0.2%
。

據美(měi)國賽摩拉姆齊公司(sī)推薦(jiàn)：當皮帶速度變(biàn)化(huà)超過±0.2%或稱重(zhòng)度要(yào)求高(gāo)於(yú)±0.5%時，應該(gāi)采用測速(sù)傳感(gǎn)器(qì)
。反(fǎn)過來(lái)說(shuō)，當皮(pí)帶速(sù)度變(biàn)化(huà)小(xiǎo)於±0.2%或稱(chēng)重度要(yào)求低於±0.5%時(shí)，則(zé)可以考慮不(bù)用(yòng)測(cè)速傳(chuán)感(gǎn)器，那麼(mó)在電子皮帶秤整個(gè)係統裏是(shì)用什麼(mó)樣(yàng)的方式替代測(cè)速(sù)傳感器(qì)的信號呢(ní)？

在幾乎的電子皮(pí)帶秤(chèng)的顯(xiǎn)示(shì)儀(yí)表裏(lǐ)都有這樣一個功(gōng)能，即(jí)內脈(mài)衝(chōng)，外脈衝(chōng)選(xuǎn)擇功能(néng)
。當選擇外(wài)脈衝時，由安裝在皮(pí)帶輸送機(jī)上的測(cè)速(sù)傳感器(qì)向顯示(shì)儀表(biǎo)提供脈(mài)衝信號；當選(xuǎn)擇(zé)內脈衝時，則由(yóu)顯(xiǎn)示儀表本機(jī)內的信號脈衝源提供(gōng)脈(mài)衝信(xìn)號(hào)
。

我們在一個選礦廠參觀(guān)時看(kàn)到一台(tái)關(guān)鍵的計(jì)量皮(pí)帶秤已經(jīng)停(tíng)用，詢(xún)問原因(yīn)才知道是測(cè)速傳感器(qì)損(sǔn)壞(huài)造成(chéng)的，因購(gòu)買備(bèi)品備件困(kùn)難(nán)而暫時(shí)棄(qì)用(yòng)
。我(wǒ)們(mén)讓用(yòng)戶(hù)給顯示(shì)儀表(biǎo)供電並調用菜(cài)單(dān)，當調到(dào)“Tacho. Active?”(測速傳感器(qì)有效(xiào)?)時，我們看到可以(yǐ)選(xuǎn)擇“yes”或“no”(這(zhè)裏(lǐ)“yes”表(biǎo)示由(yóu)安(ān)裝在皮帶(dài)輸送(sòng)機上的(dí)測速傳感器向(xiàng)顯示儀表提供脈衝信號，“no”則表示由(yóu)顯示儀表本(běn)機(jī)內(nèi)的信號脈(mài)衝(chōng)源提供脈(mài)衝信號)，當(dāng)我(wǒ)們(mén)將選擇由“yes”改為“no”以後，又在菜單(dān)的(dí)下一步“Nominal Speed”(額定(dìng)速度(dù))中設置了(liǎo)實(shí)際速(sù)度(dù)值(zhí)，皮(pí)帶秤(chèng)顯示儀(yí)表左上(shàng)方的小光點又(yòu)開始(shǐ)旋(xuán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，表示有測速(sù)信(xìn)號(hào)，皮帶(dài)秤(chèng)又(yòu)重新(xīn)開始(shǐ)工作(zuò)了
。

一兩天以(yǐ)後，現(xiàn)場(cháng)維(wéi)護(hù)人(rén)員又有(yǒu)了(liǎo)煩惱，當皮帶(dài)機停止運行時(shí)，由(yóu)於(yú)皮(pí)帶(dài)上(shàng)有剩餘(yú)物(wù)料(liào)或(huò)皮帶不(bù)均匀(yún)皮重造(zào)成(chéng)顯(xiǎn)示儀表仍在緩(huǎn)慢跳字(zì)，造(zào)成不(bù)運物(wù)料而積(jī)算器(qì)仍(réng)不(bù)斷(duàn)累(léi)積(jī)
。我們(mén)又出了(liǎo)兩個主(zhǔ)意(yì)：一(yī)是(shì)將小信號(hào)切除值(物(wù)料(liào)瞬(shùn)時流量低(dī)於此值，積算(suàn)器不再累積)適當(dāng)抬高，二(èr)是將皮(pí)帶輸送(sòng)機(jī)電氣運(yùn)行(háng)觸(chù)點接(jiē)入(rù)顯(xiǎn)示(shì)儀表的(dí)供電(diàn)回路，當(dāng)皮(pí)帶(dài)輸送機停止(zhǐ)運行時(shí)，顯示儀表(biǎo)的電源也就斷開了
。當然這(zhè)隻是權宜(yí)之(zhī)計，長時(shí)間(jiān)還(huán)是要采取可靠的(dí)方(fāng)法
。

2. 測速傳感(gǎn)器的(dí)元件替換

某(mǒu)工(gōng)廠原(yuán)使用(yòng)由(yóu)OMRON旋轉編(biān)碼(mǎ)器組裝的測速(sù)傳感器，其(qí)分(fēn)辨力是1024P/r(P—脈(mài)衝)，因旋轉(zhuǎn)編碼(mǎ)器(qì)損(sǔn)壞(huài)需要(yào)換，由於(yú)要與(yǔ)原(yuán)有測(cè)速滾輪相配(pèi)，希望使用(yòng)原(yuán)有型號的旋轉編碼(mǎ)器，而(ér)原有型號(hào)的旋轉編(biān)碼(mǎ)器早(zǎo)已(yǐ)淘(táo)汰(tài)，外形(xíng)尺寸一(yī)致的現有(yǒu)產(chǎn)品分辨力不(bù)是1024P/r，而是1000P/r，用戶一(yī)直(zhí)不(bù)敢(gǎn)買
。我們了解(jiě)情況(kuàng)後告訴用戶(hù)可(kě)以(yǐ)使用1000P/r的(dí)旋(xuán)轉編碼(mǎ)器，並讓用(yòng)戶(hù)在量程(chéng)標定時(shí)適當作些調整即可
。因(yīn)為(wéi)旋(xuán)轉編(biān)碼器的分辨(biàn)力雖然(rán)降(jiàng)低了2.4%(相當(dāng)於速度(dù)信號(hào)測(cè)量值(zhí)小(xiǎo)了2.4%)，但通(tōng)過調(tiáo)整(zhěng)量程(chéng)係數(shù)(如將(jiāng)量(liáng)程係(xì)數(shù)增大2.4%)是可(kě)以補(bǔ)償回(huí)來(lái)的(dí)
。

3. 用國產測速傳(chuán)感(gǎn)器替代產品

或(huò)國產(chǎn)電(diàn)子皮帶(dài)秤的測速傳感器通(tōng)常都(dū)是(shì)輸出(chū)脈衝信號的，因而有可(kě)能(néng)使用國產(chǎn)測(cè)速(sù)傳感器(qì)替(tì)代產品(pǐn)
。在(zài)某工廠使(shǐ)用(yòng)了(liǎo)一(yī)台公司(sī)MSI電(diàn)子(zǐ)皮(pí)帶(dài)秤，由於隨(suí)機帶(dài)來的(dí)MD-256軸端安(ān)裝式(shì)測速傳感器(qì)進水損壞，送(sòng)廠(chǎng)家(jiā)修(xiū)理(lǐ)需(xū)3個月(yuè)才(cái)能從(cóng)返回
。我們采用(yòng)國(guó)產(chǎn)CS-40返回皮帶安裝(zhuāng)式光(guāng)電(diàn)測速(sù)傳感器替(tì)代，此時顯示(shì)儀(yí)表(biǎo)顯示(shì)速(sù)度(dù)值為(wéi)0.634m/s，正好(hǎo)是原先(xiān)顯示速度1.268m/s的(dí)一半，我們就調出菜單，在(zài)“速(sù)度常數P015”中將(jiāng)原(yuán)來(lái)的缺省(shěng)值“100”修改為“200”(相當(dāng)於做了(liǎo)一(yī)次(cì)乘法運(yùn)算)，顯(xiǎn)示值(zhí)即(jí)與原(yuán)來值(zhí)一(yī)致
。由於原先的軸(zhóu)端(duān)安(ān)裝(zhuāng)式測速(sù)傳(chuán)感器無(wú)法固(gù)定(dìng)，使(shǐ)用(yòng)時上(shàng)下(xià)搖(yáo)擺，實際(jì)測(cè)速(sù)值(zhí)波動幅(fú)度達±5%，而(ér)且安(ān)裝(zhuāng)位置的上方(fāng)的(dí)樓(lóu)板(bǎn)有個(gè)洞(dòng)，工人打(dǎ)掃衛(wèi)生時(shí)，常常將(jiāng)衝(chōng)洗水(shuǐ)從洞(dòng)口流(liú)下(xià)淌到測速(sù)傳感器接(jiē)綫盒內使之損壞(huài)
。采用國產返(fǎn)回皮帶安裝(zhuāng)式(shì)測速傳感器後，傳(chuán)感器運(yùn)行(háng)穩(wěn)定(dìng)，實(shí)際測速值波(bō)動(dòng)幅度(dù)僅(jǐn)±(1～2)%，反而提高了電(diàn)子(zǐ)皮帶(dài)秤的(dí)檢測度
。國(guó)產(chǎn)測(cè)速(sù)傳(chuán)感器(qì)的價(jià)格僅為的1/3左(zuǒ)右，所以(yǐ)在(zài)大(dà)多數(shù)情(qíng)況下是有(yǒu)可(kě)能用國產(chǎn)測(cè)速傳(chuán)感(gǎn)器替(tì)代(dài)測(cè)速(sù)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)
。

4. 用三綫製測(cè)速(sù)傳(chuán)感器(qì)替代兩(liǎng)綫製(zhì)測速傳感(gǎn)器(qì)

前述選礦(kuàng)廠的皮(pí)帶秤(chèng)用(yòng)測(cè)速傳感器(qì)已損壞，這(zhè)台(tái)測速傳感(gǎn)器是兩(liǎng)綫製，即與(yǔ)顯示(shì)儀表(biǎo)隻有(yǒu)兩根(gēn)連(lián)接(jiē)綫，由於這(zhè)種測速傳感(gǎn)器售(shòu)價很貴，我(wǒ)們就想用國產(chǎn)三(sān)綫(xiàn)製測(cè)速(sù)傳(chuán)感器(qì)替代，將三(sān)綫(xiàn)製(zhì)測(cè)速(sù)傳感(gǎn)器的正電(diàn)源，速度(dù)信(xìn)號脈衝兩根(gēn)連綫按要(yào)求(qiú)仍接(jiē)入顯(xiǎn)示(shì)儀(yí)表的(dí)正電源，速度(dù)信號(hào)脈(mài)衝兩輸(shū)入端，而(ér)將第三根(gēn)連(lián)接(jiē)綫(xiàn)(電源地(dì))接到稱重(zhòng)傳感器(qì)的電源地輸入端(duān)(見(jiàn)圖4)接好後，皮帶秤(chèng)顯示儀表左上(shàng)方的小光(guāng)點又開(kāi)始(shǐ)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，表(biǎo)示(shì)此時顯(xiǎn)示(shì)儀(yí)表可(kě)接(jiē)收(shōu)三(sān)綫製(zhì)測(cè)速(sù)傳(chuán)感(gǎn)器(qì)的信號，隨後我們又在菜單(dān)的(dí)“Charact. Values”(速(sù)度傳輸(shū)係數)一欄(lán)中(zhōng)對(duì)速(sù)度(dù)顯示值(zhí)作了(liǎo)修正(zhèng)，電子皮帶(dài)秤(chèng)工作(zuò)就恢(huī)復正常了
。

5. 用(yòng)變頻器的脈衝輸(shū)出替代測(cè)速(sù)傳(chuán)感(gǎn)器

在某些(xiē)稱(chēng)重(zhòng)給(gěi)料(liào)機應用時，如果稱(chēng)重給料機皮帶的驅(qū)動(dòng)電機是由變(biàn)頻器控製(zhì)的(dí)，由於變(biàn)頻器通(tōng)常(cháng)帶FMP(脈(mài)衝波形輸出)，在正(zhèng)常(cháng)應用(yòng)不存在皮帶(dài)打滑及測量度要(yào)求不(bù)是很高(gāo)的情(qíng)況下，也可(kě)以用變頻(pín)器FMP脈(mài)衝(chōng)波形輸出替(tì)代(dài)測速傳(chuán)感(gǎn)器(qì)接(jiē)入顯(xiǎn)示儀(yí)表
。應(yīng)該注(zhù)意(yì)的是(shì)，變(biàn)頻(pín)器的FMP脈衝(chōng)波(bō)形輸(shū)出並不(bù)是真(zhēn)正(zhèng)的(dí)皮(pí)帶(dài)速度測(cè)量信(xìn)號(hào)，而(ér)是稱(chēng)重(zhòng)給(gěi)料(liào)機皮(pí)帶驅動(dòng)電機的(dí)控(kòng)製(zhì)給定(dìng)信號，在不(bù)存(cún)在皮(pí)帶打滑的情(qíng)況下(xià)，兩(liǎng)者數(shù)值是(shì)一(yī)致(zhì)的
。