第32卷第02期煤礦機(jī)械Vol 32 No 02Coal Mine MachineyFeb. 201 1基于ARM的水煤漿黏度在線檢測裝置的研究王衛(wèi)東,張成聯(lián),張晨,夏玉明,徐志強(qiáng)(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?shù)奶攸c(diǎn),在同軸圓筒式旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)的基礎(chǔ)上,選用數(shù)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(jī)作為動(dòng)力,并利用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器SM-60加以驅(qū)動(dòng)控制;使用LPC2210作為數(shù)據(jù)微處理器,設(shè)計(jì)了水煤漿黏度實(shí)時(shí)在線檢測裝王,解決了水煤漿黏度在線檢測的問題,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中圖分類號:TD455文獻(xiàn)標(biāo)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(zhuǎn)黏度計(jì)、溫度傳感器、步進(jìn)電機(jī)、細(xì)分驅(qū)動(dòng)器、實(shí)驗(yàn)裝置的檢測原理與實(shí)驗(yàn)室同軸圓筒式旋LPC2210單片機(jī)和外圍輸人輸出設(shè)備組成,如圖1轉(zhuǎn)黏度計(jì)檢測原理相同。當(dāng)內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)時(shí),處于兩筒所示。之間的水煤漿會(huì)隨內(nèi)筒的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生剪切運(yùn)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(yīng)力與剪切速率的比值,根據(jù)任意層面上流體的剪切應(yīng)力和剪切速率,導(dǎo)出庫埃特馬古爾斯式(1),對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)修正,即可計(jì)算出帶扭水器水煤漿黏度4ha,R? R2)式中M——黏性力矩;h——內(nèi)筒長度;0—內(nèi)筒相對于外筒的旋轉(zhuǎn)角速度;R、R一內(nèi)外筒半徑圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在本檢測裝置中,通過裝置右側(cè)的細(xì)管把主管該裝置在同軸圓筒旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)的基礎(chǔ)上,利用道中的水煤漿送到外筒中,等待系統(tǒng)檢測,檢測完旁路的封閉容器作為外筒,通過兩側(cè)的電磁閥門和畢后,再由左側(cè)的細(xì)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(zhuǎn)黏度值M,由高精度的數(shù)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(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度即為旋轉(zhuǎn)的方波信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號送到單片機(jī);步角速度a,根據(jù)對式(1)進(jìn)行修正后所得的計(jì)算式,進(jìn)電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度;電機(jī)的轉(zhuǎn)速即可求得水煤漿的黏度值由細(xì)分驅(qū)動(dòng)器加以控制;水煤漿的溫度通過溫度傳1.2檢測裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)感器檢測,得到的溫度數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)中。單片Vol32No02基于ARM的水煤漿粘度在線檢測裝置的研究—一王衛(wèi)東等第32卷第02期機(jī)根據(jù)檢測到的相關(guān)數(shù)據(jù),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(jì)算式,計(jì)算出水煤漿的黏度值,最后,根55-+125℃)、測量精度高、高性價(jià)比、使用方便等優(yōu)據(jù)溫度傳感器的數(shù)值,把該值轉(zhuǎn)換為水煤漿在常溫點(diǎn),在該裝置中可實(shí)現(xiàn)水煤漿溫度的多點(diǎn)檢測。下(20℃)的黏度顯示器選用由T6963C驅(qū)動(dòng)的YM240×128A液2檢測裝置的硬件設(shè)計(jì)晶顯示器,采用8總線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(chǔ)器接口相連,顯示地址和顯示數(shù)測裝置的智能化程度及對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的處理能力。本據(jù)通過DB0-DB7實(shí)現(xiàn)。通過擴(kuò)展單片機(jī)的PC總線裝置選擇高性能、低功耗、低成本的32位 ARMTTD接口連接鍵盤實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和參數(shù)的設(shè)置。MI單片機(jī)作為微處理器,對細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù)的3檢測裝置的軟件功能選取、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)的力矩溫度傳裝置軟件部分實(shí)現(xiàn)的功能包括:轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)分析處理、報(bào)警和檢測結(jié)果輸出等。其中主處理單元LPc2210ARM片內(nèi)帶有256字節(jié)嵌程序主要實(shí)現(xiàn)檢測裝置的初始化、自檢和程序功能入式的高速片內(nèi) Flash存儲(chǔ)器,可把控制程序下載的調(diào)用。轉(zhuǎn)速控制程序主要實(shí)現(xiàn)對細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的選到存儲(chǔ)器中,利用程序的執(zhí)行。同時(shí)具有豐富的片擇控制,從而調(diào)整步進(jìn)電機(jī),使旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)獲得穩(wěn)內(nèi)資源:16K字節(jié)片內(nèi)靜態(tài)RAM,嵌入式跟蹤宏單定的轉(zhuǎn)速;中斷程序的功能是處理各種中斷服務(wù)請?jiān)狤TM支持對執(zhí)行代碼進(jìn)行無干擾的高速實(shí)時(shí)跟求,包括外部中斷和內(nèi)部中斷;數(shù)據(jù)分析處理程序蹤,方便了系統(tǒng)程序測試和監(jiān)控,2個(gè)32位的定時(shí)主要完成對常溫下測得的黏度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析器汁數(shù)器,提供了更加精確的定時(shí)和計(jì)數(shù),2個(gè)和處理。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART高速P℃接口方便了系統(tǒng)外圍的擴(kuò)展。系鐵初數(shù)化扭矩耦合器選用HX-905該耦合器可以直接輸■讀取參數(shù)設(shè)置■出0-12V的方波信號,具有高速長時(shí)間運(yùn)行的能調(diào)用細(xì)分散選樣了程力,頻率響應(yīng)快,精度高,抗干擾強(qiáng),穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。扭矩耦合器直接安裝在旋轉(zhuǎn)的內(nèi)筒上,當(dāng)內(nèi)筒動(dòng)電機(jī)以一定的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí),內(nèi)筒承受的水煤漿黏性力∈定時(shí)時(shí)間矩即可通過扭矩耦合器中的應(yīng)變電橋得到,輸出方匚讀溫度佔(zhàn)感器數(shù)波信號,將該信號轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號后,輸入到單片機(jī)中處理。旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)的動(dòng)力裝置選用混合式23H246-0IEA步進(jìn)電機(jī),該步進(jìn)電機(jī)選用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器SM由檢制數(shù)據(jù)算度瘋60加以驅(qū)動(dòng),SM-60是采用美國高性能專用微步距電腦控制芯片,細(xì)分?jǐn)?shù)由單片機(jī)控制選取,具有精度髙,振動(dòng)小,噪聲低,運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。細(xì)分驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)和單片機(jī)的控制原理如圖2所示。圖3系統(tǒng)主程序流程圖4結(jié)語該裝置在旋轉(zhuǎn)黏度檢測的基礎(chǔ)上,采用功能強(qiáng)大的ARM微處理器,設(shè)計(jì)了水煤漿黏度的在線檢測裝置。解決了水煤漿黏度實(shí)時(shí)在線檢測的問題,滿足水煤漿生產(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)在線檢測具有重要意義。參考文獻(xiàn):[I陳惠刊粘度測量M].北京:中國計(jì)量出版社,20032馬忠梅,馬廣云.ARM嵌入式處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京:北京航天航空大學(xué)出版針,20024-1013】王衛(wèi)東,劉以雙周厚霞等.基于ARM和μCOS-Ⅱ的水煤漿磨電機(jī)礦試驗(yàn)臺(tái)檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(.煤漿[程,2006,(4:103-105[4]周立功.ARM微處理器基礎(chǔ)與實(shí)踐[M]北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003圖2電機(jī)控制原理圖作者簡介:王衛(wèi)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(shù)字溫度傳感器和熱監(jiān)視系統(tǒng)責(zé)任編輯:侯淑華收稿日期:201008-13