基于A(yíng)RM的水煤漿黏度在線(xiàn)檢測裝置的研究

第32卷第02期煤礦機械Vol 32 No 02Coal Mine MachineyFeb. 201 1基于A(yíng)RM的水煤漿黏度在線(xiàn)檢測裝置的研究王衛東,張成聯(lián),張晨,夏玉明,徐志強(中國礦業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境T程學(xué)院,北京100083)摘要:針對水煤漿生產(chǎn)和傳輸的特點(diǎn),在同軸圓筒式旋轉黏度計的基礎上,選用數字式扭矩耦合器HX-905作為扭矩檢測單元;混合式23H246-0EA步進(jìn)電機作為動(dòng)力,并利用細分驅動(dòng)器SM-60加以驅動(dòng)控制;使用LPC2210作為數據微處理器,設計了水煤漿黏度實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測裝王,解決了水煤漿黏度在線(xiàn)檢測的問(wèn)題,提高了水煤漿生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化水平。關(guān)鍵詞:水煤漿;黏度檢測;LPC2210中圖分類(lèi)號:TD455文獻標志碼:A文章編號:1003-0794(2011)02-0149-02ARM Based Coal Water Slurry Viscosity Online Testing DeviceWANG Wei-dong, ZHANG Cheng-lian, ZHANG Chen, XIA Yu-ming, XU Zhi-qiang(School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China)Abstracts: Aims at the characteristics of coal water slurry ( CWS)production and transmission,PC2210 was used to design the on-line detection device CWS viscosity based on the coaxial cylindertype rotary viscometer. Digital torque coupler HX-905 was used as a torque detection unit, hybridstepping motor 23H246-01EA was used as the driving force, and the sub-drive SM-60 was used tocontrol hybrid stepping motor 23H246-01EA. The device solved the detection of CWS viscosity, andimproved the production process automation of CWsKey words: coal water slurry; viscosity detection; LPC22101黏度檢測裝置的組成檢測裝置主要有帶扭矩耦合器的同軸圓筒旋1.1黏度檢測原理轉黏度計、溫度傳感器、步進(jìn)電機、細分驅動(dòng)器、實(shí)驗裝置的檢測原理與實(shí)驗室同軸圓筒式旋LPC2210單片機和外圍輸人輸出設備組成,如圖1轉黏度計檢測原理相同。當內筒旋轉時(shí),處于兩筒所示。之間的水煤漿會(huì )隨內筒的旋轉產(chǎn)生剪切運動(dòng),由流體的流變狀態(tài)方程和黏度定義可知,水煤漿的黏度叫服警器值等于剪切應力與剪切速率的比值,根據任意層面上流體的剪切應力和剪切速率,導出庫埃特馬古爾斯式(1),對測試數據進(jìn)行相關(guān)修正,即可計算出帶扭水器水煤漿黏度4ha,R? R2)式中M——黏性力矩;h——內筒長(cháng)度;0—內筒相對于外筒的旋轉角速度;R、R一內外筒半徑圖1系統結構圖在本檢測裝置中,通過(guò)裝置右側的細管把主管該裝置在同軸圓筒旋轉黏度計的基礎上,利用道中的水煤漿送到外筒中,等待系統檢測,檢測完旁路的封閉容器作為外筒,通過(guò)兩側的電磁閥門(mén)和畢后,再由左側的細管把水煤漿送到主管道中。水電磁泵將水煤漿送到筒中,待檢測后冉排回主管煤漿的旋轉黏度值M,由高精度的數字式扭矩耦合道。扭矩耦合器檢測水煤漿的黏性力矩,并把輸出器輸出方波得到,步進(jìn)電機的轉動(dòng)角速度即為旋轉的方波信號轉換為標準的電壓信號送到單片機;步角速度a,根據對式(1)進(jìn)行修正后所得的計算式,進(jìn)電機控制旋轉黏度計轉動(dòng)的角速度;電機的轉速即可求得水煤漿的黏度值由細分驅動(dòng)器加以控制;水煤漿的溫度通過(guò)溫度傳1.2檢測裝置的系統結構感器檢測,得到的溫度數據傳送到單片機中。單片Vol32No02基于A(yíng)RM的水煤漿粘度在線(xiàn)檢測裝置的研究—一王衛東等第32卷第02期機根據檢測到的相關(guān)數據,采用對式(1)進(jìn)行修正的芯片,具有體積小功耗低溫度測量范圍寬(-后所得的計算式,計算出水煤漿的黏度值,最后,根55-+125℃)、測量精度高、高性?xún)r(jià)比、使用方便等優(yōu)據溫度傳感器的數值,把該值轉換為水煤漿在常溫點(diǎn),在該裝置中可實(shí)現水煤漿溫度的多點(diǎn)檢測。下(20℃)的黏度顯示器選用由T6963C驅動(dòng)的YM240×128A液2檢測裝置的硬件設計晶顯示器,采用8總線(xiàn)方式連接圖形液晶模塊和檢測裝置的核心是微處理器,微處理器決定檢LPC2210外部存儲器接口相連,顯示地址和顯示數測裝置的智能化程度及對現場(chǎng)數據的處理能力。本據通過(guò)DB0-DB7實(shí)現。通過(guò)擴展單片機的PC總線(xiàn)裝置選擇高性能、低功耗、低成本的32位 ARMTTD接口連接鍵盤(pán)實(shí)現數據輸入和參數的設置。MI單片機作為微處理器,對細分驅動(dòng)器的細分數的3檢測裝置的軟件功能選取、步進(jìn)電機的轉速、旋轉黏度計的力矩溫度傳裝置軟件部分實(shí)現的功能包括:轉速控制、中感器實(shí)時(shí)檢測,對水煤漿黏度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測控制。斷、數據分析處理、報警和檢測結果輸出等。其中主處理單元LPc2210ARM片內帶有256字節嵌程序主要實(shí)現檢測裝置的初始化、自檢和程序功能入式的高速片內 Flash存儲器,可把控制程序下載的調用。轉速控制程序主要實(shí)現對細分驅動(dòng)器的選到存儲器中,利用程序的執行。同時(shí)具有豐富的片擇控制,從而調整步進(jìn)電機,使旋轉黏度計獲得穩內資源:16K字節片內靜態(tài)RAM,嵌入式跟蹤宏單定的轉速;中斷程序的功能是處理各種中斷服務(wù)請元ETM支持對執行代碼進(jìn)行無(wú)干擾的高速實(shí)時(shí)跟求,包括外部中斷和內部中斷;數據分析處理程序蹤,方便了系統程序測試和監控,2個(gè)32位的定時(shí)主要完成對常溫下測得的黏度數據進(jìn)行計算、分析器汁數器,提供了更加精確的定時(shí)和計數,2個(gè)和處理。系統主程序流程圖如圖3所示。16C550工業(yè)標準UART高速P℃接口方便了系統外圍的擴展。系鐵初數化扭矩耦合器選用HX-905該耦合器可以直接輸■讀取參數設置■出0-12V的方波信號,具有高速長(cháng)時(shí)間運行的能調用細分散選樣了程力,頻率響應快,精度高,抗干擾強,穩定性好等特點(diǎn)。扭矩耦合器直接安裝在旋轉的內筒上,當內筒動(dòng)電機以一定的角速度旋轉時(shí),內筒承受的水煤漿黏性力∈定時(shí)時(shí)間矩即可通過(guò)扭矩耦合器中的應變電橋得到,輸出方匚讀溫度佔感器數波信號,將該信號轉變成標準的電壓信號后,輸入到單片機中處理。旋轉黏度計的動(dòng)力裝置選用混合式23H246-0IEA步進(jìn)電機,該步進(jìn)電機選用細分驅動(dòng)器SM由檢制數據算度瘋60加以驅動(dòng),SM-60是采用美國高性能專(zhuān)用微步距電腦控制芯片,細分數由單片機控制選取,具有精度髙,振動(dòng)小,噪聲低,運行平穩等優(yōu)點(diǎn)。細分驅動(dòng)器、步進(jìn)電機和單片機的控制原理如圖2所示。圖3系統主程序流程圖4結語(yǔ)該裝置在旋轉黏度檢測的基礎上,采用功能強大的ARM微處理器,設計了水煤漿黏度的在線(xiàn)檢測裝置。解決了水煤漿黏度實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測的問(wèn)題,滿(mǎn)足水煤漿生產(chǎn)和傳輸檢測的要求,提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化,對水煤漿黏度的實(shí)時(shí)在線(xiàn)檢測具有重要意義。參考文獻:[I陳惠刊粘度測量M].北京:中國計量出版社,20032馬忠梅,馬廣云.ARM嵌入式處理器結構與應用基礎[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版針,20024-1013】王衛東,劉以雙周厚霞等.基于A(yíng)RM和μCOS-Ⅱ的水煤漿磨電機礦試驗臺檢測控制系統的設計(.煤漿[程,2006,(4:103-105[4]周立功.ARM微處理器基礎與實(shí)踐[M]北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003圖2電機控制原理圖作者簡(jiǎn)介:王衛東(1978-),安徽淮北人,敦師中國礦業(yè)大學(xué)溫度傳感器采用ADI公司生產(chǎn)的AD7416芯(北京)化學(xué)與環(huán)境T程學(xué)院,研究方向:檢測與自動(dòng)化電子信箱:wwdwork(163.com.片,該芯片有完整的數字溫度傳感器和熱監視系統責任編輯:侯淑華收稿日期:201008-13