在煉膠工藝中，炭黑的自動稱量極大地提高了生產效率，而且使混煉生產線自動化成為可能。本文介紹的智能型炭黑稱重儀應用單片機，操作靈活，精度高,具有良好的抗幹擾性能。
1工作原理
采用電阻應變式稱重傳感器。根據電阻應變計原理，將4個應變片分別貼在梁上，組成全橋平衡電路。當炭黑稱量鬥作用於彈性梁時，使梁變形並引起應變片電阻變化。電橋失去平衡，產生與載荷成正比的不平衡輸岀電壓。對該電壓信號進行放大和A/D轉換後，輸入到單片機中。單片機根據鍵盤輸入的工作方式信號進行相應的處理。當選擇單自動時,單片機控製計量過程，顯示稱量結果和處理報警;當選擇全自動時，單片機顯示稱量結果並將其以BCD碼形式傳到上位機，由上位機根據生產配方控製稱量過程並處理報警。
2係統硬件結構
圖1示出了係統的硬件結構。它主要由兩部分組成。一部分是模擬輸入通道,包括傳感器、量程放大器和A/D轉換器等；另一部分是主控板，完成控製、存儲、處理、計算、通訊、顯示及係統故障診斷等功能。係統采用8031單片機作主控元件,通過接口芯片8255完成與模擬輸入通道的接口。
3係統軟件
係統的軟件流程如圖2所示。

當選擇單自動工作方式時，通過功能鍵和數字鍵設定皮重、快稱值和稱量值。然後按下啟動稱量鍵即可開始計量。計量結束後，按下炭黑排放鍵，則稱量後的炭黑就通過稱量料鬥出口導管卸入密煉機中，係統進入稱量準備狀態，等待下一次稱量。當岀現故障報警時，先處理好故障,再按下複位鍵，即可解除報警狀態。
當選擇全自動工作方式時,按下通訊鍵,則整個計量操作過程由上位機依據生產配方自動執行。上位機控製電磁閥和電動閥等，執行計量並處理報警。
為了高速、精確地計量，係統設有快、慢稱量控製功能。此外，控製軟件還具有自動除皮重和零位補償功能。
4模擬輸入通道
模擬輸入通道電路如圖3所示。該電路分辨率高，穩定性好,零點漂移小。在采取下麵所述措施後，較好地解決了幹擾與稱重精度間的矛盾。

41電阻應變式稱重傳感器
選用量程為10kg的傳感器，通過“杠杆”可測量炭黑重量範圍為0—100kgo供橋電壓5V,輸出電壓0—5mVo如圖3所示，電橋中設置了補償電路g為零點平衡電阻,R為零點溫度補償電阻，Re為靈敏度補償電阻。
供橋直流穩壓源的電壓波動將直接影響傳感器輸岀電壓。因此,供電源采用了W723集成穩壓器，同時由其分壓對A/D轉換器提供2V的基準源。當供橋電壓波動引起A/D轉換輸入變化時，基準源電壓值也隨之按同樣比例改變,這樣就確保了A/D轉換器輸出的穩定性。
4.2量程放大器
放大器應具有穩定的高放大倍數，能夠解決好高放大倍數與零點漂移的矛盾，具有較強的抗幹擾能力。
為了減小空間電磁波對傳感器輸岀的微弱信號的幹擾和傳感器與放大器之間存在電位差而引起的共模幹擾的影響，首先應將信號接到具有差動輸入的放大器中，然後用屏蔽導線傳送信號。這樣不僅避免外界電磁波的感應，而且使每根導線對地電容效應對稱，可較好地抵消共模幹擾。
放大電路前級由斬波穩零運放ICL7650接成差動電路。這樣，電路的漂移和共模幹擾問題可由放大器本身的穩零特性、低漂移及高共模抑製比得以解決。後級由運放741接成反相放大電路。
放大倍數Av=[(&+R+R*0.5Rw)/R]Rs/R,改變Rw可調節放大倍數。目前一、二級分別取200,1-6倍,總放大倍數為330倍。
放大器的外接輸入和反饋電路均配以低溫度係數高精度電阻。輸岀端的低通濾波器辨率為1/19999。
4-4光電傳輸
為了提高過程通道的信噪比，有效抑製尖脈衝和各種噪聲的幹擾,A/D轉換器輸岀的信號須經過光電耦合器隔離後再進入計算機。由於A/D轉換器分時控製輸出，對光電耦合器的響應速度要求較高。發光二級管的工作電流太小會影響傳輸靈敏度，太大會增加光敏三級管的退飽和時間。對於4N25型光電耦合器，電流值一般宜控製在10mA左右。
5結語
本裝置應用於我廠煉膠分廠，經運行、測定,證明具有良好的抗幹擾性能。計量100kg炭黑的誤差小於200g。它不僅解決了炭黑高精度計量問題，而且提高了產品質量和生產效率。

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