粉体物位测量方法的研究与设计

　　1　系统原理与基本结构

　　系统采用简易而可靠的重锤式探测原理,采用步进电机作为钢丝绳的旋转动力,优势在于步进电机可以接收、精确处理控制电路的控制信号并将其转换为预期的机械动作,如,前进若干个步距角、后退若干个步距角、停止工作等。从而达到整机系统自动化的目的。钢索通过光电编码器的码盘所连接的传送盘下放,当钢索拉紧时,码盘转动正常,当钢索松弛时,不再与传送盘紧密咬合,码盘转动速度发生变化,光电编码器的输出信号发生改变。利用以单片机为核心的控制电路将探测系统与动力系统二者有机结合,从而达到对探测重锤进行实时自动化调控的目的。

　　开始测量时,步进电机启动,测量重锤从初始零位匀速直线向下运动,在测量重锤未落到粉状固体储料料面上时,连接测量重锤的钢丝绳收到向下的拉力等于测量重锤的重力,钢丝绳拉紧,由于钢索通过光电编码器码盘所连接的传送盘下放,光电编码器码盘的转动动力为钢丝绳对传送盘的摩擦力,所以当钢索拉紧时与传送盘紧密咬合,对传送盘保持一定的摩擦力,光电编码器码盘转动角速度一定,步进电机的角速度与光电编码器码盘的角速度成一定关系,即单位时间内单片机发送给步进电机的脉冲数与单片机接收到的光电编码器输出信号存在一定关系。

　　当测量重锤落到粉状固体储料料面上时,不再对钢丝绳有作用力,连接测量重锤的钢丝绳收到向下的拉力为零,钢丝绳松弛,不再与传送盘紧密咬合,对传送盘的摩擦力大幅度减小,使得光电编码器码盘转动角速度下降,单位时间内单片机发送给步进电机的脉冲数与单片机接收到的光电编码器输出信号不再成原来的比例关系,此时系统判定测量重锤已经落在储料料面上,系统计数器输出从开始测量到现在的光电码盘的输出脉冲总数,通过程序计算下放钢索的长度和料位高度并输出到显示端,同时单片机向步进电机驱动电路DIR端口发送转向信号,电机反转,拉动钢丝绳匀速直线向上运动,测量重锤离开料面,钢丝绳拉紧,步进电机的角速度与光电编码器码盘的角速度再次成一定比例关系,步进电机保持工作直到测量重锤回到初始零位,一次测量结束。

　　该系统由3个主要部分组成,分别为:

　　(1)机械部分:包括系统的动力部分和光电信号测量部分,以及整机系统的机械连接和支撑结构。

　　(2)电路部分:包括以STC89C51单片机为核心的控制电路、计时电路和自我保护电路。

　　(3)程序部分:对单片机电路进行程序控制,达到测量系统自动化。

　　步进电机驱动程序: