製漿造紙過程中的木片稱重、漿板稱重及塗料稱重等均可以使用電阻應變式稱重傳感器來實現並達到在線實時測量的目的。隨著工業生產自動化程度的不斷提高稱重傳感器已然成為過程控製中的一種必要的裝置。現代化的造紙工廠普遍使用集散控製係統(DCS)對過程參數進行監測和控製,DCS係統信號傳輸普遍要求采用兩線製4~20mA標準信號[2]對現場進行遠程控製。因此一般的商用稱重儀器無法滿足製漿造紙工業現場物料稱重和信號遠傳的需求。近年來莊育鋒等針對電阻應變式稱重變送器的非線性誤差使用L-M算法建立BP神經網絡模型使非線性得到有效的校正，陳昌和王忠福對傳感器的信號使用儀表放大器AD623和數字電位器實現可編程增益放大器同時用算法校正漂移。石延平等以纏繞式鐵基非晶態合金薄帶作為磁芯並采用兩種不同線圈方式傳感器結構的稱重傳感器利用磁彈性效應和電磁感應工作原理與傳統傳感器相比有適應性強、壽命長等優點。馬國明等提出了基於光纖光柵技術的新型稱重傳感器針對傳統電阻應變式稱重傳感器的問題設計了雙U型閉環彈性體結構和對稱粘貼光纖光柵元件的方法達到克服偏載和提高精度的目的。LeeMJ等采用單壁碳納米管薄膜進行稱重測量將薄膜與傳感器相結合進行批量製造靈敏度得到大幅度提高。KuhnelM等使用雙彎曲梁彈簧單元作為載荷單元進行稱重測量利用其可逆性、重複性及零誤差等優點達到減小誤差的效果。前述大多是通過先進技術去提高精度所以成本也相應較高且複雜許多。針對現場對標準信號的需求筆者設計了一種基於儀表放大器AD627和4~20mA雙線電流轉換器XTR105的電阻應變式兩線製稱重變送器通過純模擬電路實現了將輸出的電阻應變式稱重傳感器的信號轉換為兩線製4~20mA標準信號進行輸出並進行非線性誤差補償且巧妙地采樣XTR105內部基準對工作電路進行供電,作為一種簡單、新穎的設計方案具有功耗低、接線方便及成本低廉等優點。1係統結構與原理變送器的基本原理為電阻應變電橋式稱重傳感器中應變電橋輸出的微弱且具有零位誤差的電壓信號輸入到放大器U1進行一級放大輸出電壓再和零位誤差補償電路輸出的電壓一起輸入放大器U2進行二級差動放大輸出電壓再輸入到V/I轉換模塊在輸出電流調整電路的控製作用下轉換為4~20mA電流並通過輸出回路輸出。其中,通過電路中的電位器可以方便地調整零位誤差補償量和輸出放大倍數並由V/I轉換模塊對其他部分電路提供基準源。

2.結束語

針對傳統稱重傳感器的缺陷和工業生產中DCS係統對變送器的需求筆者利用AD627放大器和XTR105實現了將變化極小、零位誤差極大的電阻應變式稱重信號轉化換為兩線製4~20mA標準信號。電路可以通過調節電位器進行零位誤差補償、輸出增益調節和非線性補償且放大器失調電壓、失調電流對微弱信號的轉換精度無影響,測量精度滿足工業要求線性度高。由於電路使用的是純模擬電路對信號進行處理和變換無需高精度AD采集加數字處理或複雜反饋平衡裝置結構簡單、成本低廉、功耗極低、性價比高。整個電路的供電和輸出都是通過兩線製來實現的,由於整流橋的存在使得變送器無正負極區分接線方便、簡單可遠程傳輸。實際應用中隻要將變送器與適當量程的電阻應變式稱重變送器相連接並適當調整所有的電位器便可以將測量信號接入現場的DCS係統中實現對工業現場物料質量的監測和控製。

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