壓力式傳感器在定量給料機中的應用

摘要：本文論述了壓力式稱重傳感器在定量給料機中的具體應用，詳細地介紹了其工作原理以及優越的性能。對如何提高定量給料機系統精度和改善其不足做出了詳細地分析。

關鍵詞：壓力式傳感器　定量給料機　誤差分析

一、引言

隨著科技的進步,由稱重傳感器組成的衡器稱重系統已廣泛地應用到各行各業,實現了對物料的快速、準確稱量。特別是隨著微處理器的出現，工業生產過程自動化程度化的不斷提高，稱重傳感器已成為過程控制中的一種必需的裝置。目前，稱重傳感器幾乎運用到了所有的稱重領域。定量給料機也是利用稱重傳感器原理的一種稱重設備，主要應用于生產工藝中配料，根據PLC控制系統預給定值對進料量進行準確控制，滿足生產工藝要求。

二、應變式壓力傳感器的工作原理及特點

工作原理：粘貼在膜片上的電阻應變計組成全橋電路，在壓力作用下，膜片產生變形，應變計感受其應變后，它的電阻值發生相應變化，從而使電橋失去平衡并輸出與作用壓力大小成正比的電信號。

主要特點：具有良好的耐高溫特性和長期穩定性，功耗低、遲滯誤差小、重復性好、體積小、重量輕。該傳感器全部采用耐酸不銹鋼結構，在高溫和沖擊振動環境條件下，完全能長期穩定地工作。

1.定量給料機的工作原理和應用

本系統由PLC控制系統進行預給料量P，通過稱重傳感器測出皮帶負荷Q和測速傳感器測定的電機運行速度V兩組信號，根據計算公式I=Q×V×3600，其中I為實際物料流量 kg/h；Q為皮帶負荷 kg/m；V為皮帶速度m/s;把實際物料流量I與設定物料流量P進行比較，得到其差值，將該差值通過PI調節后，送到變頻器的信號輸入端，通過變頻器控制交流電機的轉速，從而調整輸送皮帶速度，改變V值，使得I與P一致，達到定量給料的目的。

定量給料機工作原理框圖如下：

在整個定值給料控制系統中，稱重傳感器是影響稱重測量精度的關鍵器件。選用應變式壓力稱重傳感器，它是由電阻應變片構成全橋橋路，在所加供橋電壓U不變的情況下，傳感器輸出信號與作用在傳感器上的重力和供橋電壓成正比，而且，供橋電壓U的變化直接影響電子秤的測量精度，所以要求供橋電壓很穩定。毫伏級的傳感器輸出信號直接送入二次儀表進行放大和A/D轉換，其輸出端輸出的電流信號（4mA～20mA）送到變頻器和PLC控制系統，與預給定值進行比對，達到精確下料目的。

2.壓力式傳感器性能

各項性能指標(見表1)：

1．標稱輸出阻抗：350±35Ω、1000±100Ω。

2．標稱輸出靈敏度：1mV/V、1.5mV/V、2mV/V。

3．使用溫度：－20℃～65℃、－20℃～100℃、－20℃～125℃、－20℃～155℃。

4．零點不平衡輸出：最大±1mV。

5．滿量程輸出偏差：最大±1mV。

6．長期穩定性：標準的CYY系列壓力傳感器年穩定性典型值0.20％F·S。

7．超載能力：1.5倍滿量程。

信號電纜接線如表2所示。

三、定量給料機在實際應用中存在的不足及解決措施

定量給料機給料系統環境較為復雜、惡劣，秤體周圍有大功率設備，電磁波干擾大，嚴重干擾毫伏信號的準確傳輸；而且給料機自身設備也存在一些問題，經常出現堵料現象，使變頻器在調整電機轉速時，不能及時地跟蹤設定給料量，在配料精度上存在一定的誤差。

為了解決所遇到的問題，在電器柜安裝上信號隔離器，隔離干擾信號，保證傳輸信號的準確性。在定量給料機的秤體上安裝刮料板，保證秤體上物料均勻傳輸，同時也防止因堵料而影響設備稱量精度。

四、保證設備安全運行應注意事項

（1）在測量和校準時，首先讓傳感器通電預熱15分鐘；

（2）傳感器要經常進行性能檢測；

（3）傳感器的供橋電源應采用穩定度不低于0.05％的高精度直流穩壓電源；

（4）傳感器有50％的過載能力，但使用時盡量不要超過量程；

（5）傳感器的安裝位置，應盡量做好防潮、減振方面的防護工作；

五、結論

通過仔細分析設備的性能，充分利用其優點，對不足之處做出相應的整改措施，使其更適合現場的生產環境，該設備下料精度一直在0.5％左右。該設備自2004年5月投產以來，在技術人員的改進和精心維護下，運行穩定，保證了生產的順利進行。