基于ADVFC32的信号变送模块在电子皮带秤中的应用

　　0　引言

　　电子皮带秤是皮带输送线上物料动态计量的主要计量器具,对物料贸易结算、能源管理和生产过程控制具有重要意义。电子皮带秤在火电厂的原煤计量中 有广泛的应用,火电厂　　电子皮带秤一般安装在输煤栈桥的皮带输煤机上,其运行环境较差。振动、粉尘、噪声、电机启动电场和磁场干扰、环境湿度、原煤含水 量变化、人为清洁冲洗等各种因素都对电子皮带秤的称重精度有很大影响[1]。在影响电子皮带秤计量精度的众多因素中,称重传感器信号的变送与远距离传输问 题是其中重要的因素之一[2],这是由于在实际应用中称重传感器安装在皮带输送机上,而计量仪器往往安放在仪器仪表监控室,两者之间几十到几百米的距离, 称重传感器的几百微伏至几十毫伏输出信号极易受到干扰。所以研究抗干扰能力强、实时性好、适　　合于远距离传输的信号变送和传输技术对保证皮带秤的精度具 有重要意义[3]。为此,本文提出了传感器的数字化方案,即将传感器输出的微弱电压信号,经过放大滤波后,再通过V/F转换,直接输出与模拟量相对应的频 率信号。

　　1　ADVFC32工作原理及引脚说明

　　ADVFC32是ADI公司生产的一种低成本的单片集成的实现电压频率转换或频率电压转换的器件。它具有很好的线性(10kHz时的最大误差时 0·01%),最大的工作频率可以达到　　0·5MHz。只需要外接很少的器件就可以把输入的正、负电压或电流转换为与之成比例的频率。频率电压转换的模 式所用的器件与电压频率转换的相同,只是要有一个简单的逻辑偏压或网络组合来保证输入逻辑电平有较大的范围。在V/F模式下用一个开放的输出频率收集器可 以实现TTL和CMOS兼容。上拉电阻可以接到30V、15V的电压,或者5V标准CMOS和TTL逻辑电平。应选取这个电阻值限制输出集电极的电流不超 过8 mA。低输入电压失调漂移,仅有满度的3 ppm/℃。

　　ADVFC32有两种封装方式:一种是14管脚的双列直插式,另一种是10管脚的金属罐式。图1给出的是ADVFC32的14脚封装结构及引脚排布。

　　ADVFC32应用广泛,除了用于电压频率转换和频率电压转换,还可以用于微处理器控制的A/D转换及其他应用电路。在此仅就与本文相关的单极 正电压输入的V/F转换应用电路做详细说明。当ADVFC32作为V/F转换器使用时,电压到频率的转换是基于输入信号和内部1mA的电流源比较实现的。 当输入的电压为正时,连接的电路图为图2所示

　　在一个周期开始时,和输入电压成比例的电流通过R3和　R1对电容C2充电。随着电容上电荷的积累,输入放大器的输出电压降低。当输入放大器的 输出电压达到零时,比较器反转　　一次,时间由电容C1决定。反转时间的精确值为:tos =(c1+44pF)×6·7 kΩ。在这个过程中有1mA-IIN的电流流过电容C2,在一个周期内电容上损耗的电荷为(1mA-IIN)×tos。在一个周期的其余时间电容C2上继 续充电,积分器的电压达到原来的值。因为每个周期内C2的充电量和放电量相等,由此得出公式(1):