基于ARM的水煤浆黏度在线检测装置的研究

第32卷第02期煤矿机械Vol 32 No 022011年02月Coal Mine MachineryFeb. 201 1基于ARM的水煤浆黏度在线检测装置的研究王卫东,张成联,张晨,夏玉明,徐志强(中国矿业大学化学与环境T程学院,北京100083)摘要:针对水煤浆生产和传输的特点,在同轴圆筒式旋转黏度计的基础上,选用数字式扭矩耦合器HX-905作为扭矩检测单元;混合式23H246-01EA步进电机作为动力,并利用细分驱动器SM-60加以驱动控制;使用LPC2l0作为数据微处理器,设计了水媟浆黏度实时在线检测装置,解决了水煤浆黏度在线检测的问题,提高了水煤浆生产工艺的自动化水平。关键词:水煤浆;黏度检测;LPC2210中图分类号:TD455文献标志码:A文章编号:1003-0794(2011)02-0149ARM Based Coal Water slurry viscosity Online Testing DeWANG 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 transmissionLPC2210 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黏度检测装置的组成检测装置主要有带扭矩耦合器的同轴圆筒旋11黏度检测原理转黏度计、温度传感器、步进电机、细分驱动器、实验装置的检测原理与实验室同轴圆筒式旋LPC2210单片机和外围输入输出设备组成,如图1转黏度计检测原理相同。当内筒旋转时,处于两筒所示。之间的水煤浆会随内筒的旋转产生剪切运动,由流体的流变状态方程和黏度定义可知,水煤浆的黏度报警器值等于剪切应力与剪切速率的比值,根据任意层面上流体的剪切应力和剪切速率,导出库埃特一马古LPC尔斯式(1),对测试数据进行相关修正,即可计算出单片机好小水煤浆黏度式中M——黏性力矩;h——内筒长度a—内筒相对于外筒的旋转角速度;R、R。—一内外筒半径。田1系统结构图在本检测装置中,通过装置右侧的细管把主管该装置在同轴圆筒旋转黏度计的基础上,利用道中的水煤浆送到外筒中,等待系统检测,检测完旁路的封闭容器作为外筒,通过两侧的电磁阀门和毕后,再由左侧的细管把水煤浆送到主管道中。水电磁泵将水煤浆送到筒中,待检测后再排回主管煤浆的旋转黏度值M,由高精度的数字式扭矩耦合道。伫出坩*性力矩,并把输出器输出方波得到步进电机的转动角速度即为旋转的方中国煤化送到单片机;步角速度a,根据对式(1)进行修正后所得的计算式,进电CNMH速度:电机的转速即可求得水煤浆的黏度值。由细分驱动器加以控制;水煤浆的温度通过温度传1.2检测装置的系统结构感器检测,得到的温度数据传送到单片机中。单片Vol32No02基于ARM的水煤浆粘度在线检测装置的研究—一王卫东等第32卷第02期机根据检测到的相关数据,采用对式(1)进行修正的芯片,具有体积小功耗低温度测量范围宽(-后所得的计算式,计算出水煤浆的黏度值,最后,根55-+125℃)、测量精度高、高性价比、使用方便等优据温度传感器的数值,把该值转换为水煤浆在常温点,在该装置中可实现水煤浆温度的多点检测。下(20℃)的黏度显示器选用由T6963C驱动的YM240×128A液2检测装置的硬件设计晶显示器,采用8总线方式连接图形液晶模块和检测装置的核心是微处理器,微处理器决定检LPC2210外部存储器接口相连,显示地址和显示数测装置的智能化程度及对现场数据的处理能力。本据通过DB0-DB7实现。通过扩展单片机的P℃总线装置选择高性能、低功耗、低成本的32位 ARMTTD-接口连接键盘,实现数据输入和参数的设置。M单片机作为微处理器,对细分驱动器的细分数的3检测装置的软件功能选取、步进电机的转速、旋转黏度计的力矩温度传装置软件部分实现的功能包括:转速控制、中感器实时检测,对水煤浆黏度进行实时检测控制断、数据分析处理报警和检测结果输出等。其中主处理单元LPC2210ARM)片内带有256字节嵌程序主要实现检测装置的初始化、自检和程序功能入式的高速片内 Flash存储器,可把控制程序下载的调用。转速控制程序主要实现对细分驱动器的选到存储器中,利用程序的执行。同时具有丰富的片择控制,从而调整步进电机,使旋转黏度计获得稳内资源:16K字节片内静态RAM,嵌入式跟踪宏单定的转速;中断程序的功能是处理各种中断服务请元ETM支持对执行代码进行无干扰的高速实时跟求,包括外部中断和内部中断;数据分析处理程序踪,方便了系统程序测试和监控,2个32位的定时主要完成对常温下测得的黏度数据进行计算、分析器计数器,提供了更加精确的定时和计数,2个和处理。系统主程序流程图如图3所示。16C550工业标准UART高速P℃接口方便了系统外围的扩展系货初的化扭矩耦合器选用HX-905该耦合器可以直接输一读取参数设置出0-12V的方波信号,具有高速长时间运行的能圆用分数择了鸭力,频率响应快,精度高,抗干扰强,稳定性好等特点。扭矩耦合器直接安装在旋转的内筒上,当内筒动电机以一定的角速度旋转时,内筒承受的水煤浆黏性力矩即可通过扭矩耦合器中的应变电桥得到,输出方匚读温度传感器数波信号,将该信号转变成标准的电压信号后,输人到单片机中处理旋转黏度计的动力装置选用混合式23H246lEA步进电机,该步进电机选用细分驱动器SM-[检酬数据度60加以驱动,SM-60是采用美国高性能专用微步距数据编电脑控制芯片,细分数由单片机控制选取,具有精度髙,振动小,噪声低,运行平稳等优点。细分驱动器、步进电机和单片机的控制原理如图2所示。图3系统主程序流程图4结语8斗:该装置在旋转黏度检测的基础上,采用功能强大的ARM微处理器,设计了水煤浆黏度的在线检测b晌G号DRB装置。解决了水煤浆黏度实时在线检测的问题,满足水煤浆生产和传输检测的要求,提高了生产的自动化,对水煤浆黏度的实时在线检测具有重要意义。参考文献[I陈惠刊粘度测量M].北京:中国计量出版社,2003.[2马忠梅.马广云ARM嵌入式处理器结构与应用基础[M]J北京电量化京航天航空大学出版针,20023]王卫东,刘以双,周厚霞等.基于ARM和uC/OS-Ⅱ的水煤浆磨:电中国煤化工北京北京航空航天大图2电机控制原理图CNMHG,教师,中国矿业大学温度传感器采用AD公司生产的AD7416芯(北京)化学与坏境T程学院研究方向:检测与日动化电子信箱:wwdwork(163.com.片,该芯片有完整的数字温度传感器和热监视系统责任编辑:侯淑华收稿日期:201008-13