WH31型智能礦漿濃度儀的設(shè)計

摘要：礦石礦漿的濃度和細度是選礦時重要的參考指標(biāo)和判斷依據(jù)。在采礦應(yīng)用中，準(zhǔn)確及時地檢測出礦漿的濃度以及礦石的比重對后續(xù)的磨礦和浮選等一系列作業(yè)有著至關(guān)重要的意義。研制的WH31型智能礦漿濃度儀基于張力傳感器和C8051F351單片機，應(yīng)用3．5英寸TFT_LCD顯示測量參數(shù)，能夠同時測出礦漿濃度、細度以及礦石的比重，具有精度高、人機界面友好、操作方便、可以自動增益校準(zhǔn)的特點。適合在礦山現(xiàn)場或?qū)嶒炇沂褂?，也適用于冶金，化工，建筑等行業(yè)不溶固體(在水介質(zhì)中)濃度和細度的測定。
關(guān)鍵詞：張力傳感器；礦漿濃度；TFT_LCD；自動增益校準(zhǔn)；C8051F351

0 引言
濕式選礦工藝過程都是在一定的礦漿濃度下進行的，礦漿濃度對選礦工藝有重要影響，是選礦過程中需要經(jīng)常測試、調(diào)節(jié)和控制的重要參量。
本文研制的WH31型礦漿濃度測量儀是基于張力傳感器和C8051F351的智能測試系統(tǒng)，主要具有如下功能：TFT實時顯示重量、濃度、細度和比重；增益自動校準(zhǔn)；用戶輸入數(shù)據(jù)保存。

1 總體設(shè)計
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由傳感器和信號調(diào)理電路，C8051F351的接口電路，TFT_LCD顯示驅(qū)動電路三部分組成。總體設(shè)計框圖如圖1所示。

6kg張力傳感器采集的電壓信號經(jīng)過高精度儀表放大器INA126放大后，送入單片機內(nèi)部進行A／D轉(zhuǎn)換得出物品的質(zhì)量，再結(jié)合數(shù)字鍵盤輸入的礦漿體積和礦石比重，即可計算出礦漿濃度，并在3．5英寸TFT_LCD上顯示。系統(tǒng)中的E2PROM(24LC64)用于存放增益系數(shù)、用戶輸入的體積和比重值。

2 硬件電路設(shè)計
WH31型礦漿濃度測量儀的主控芯片采用Siliconlabs公司的C8051F351單片機，8 KB FLASH，256 BRAM+512 B的SRAM，內(nèi)置24位△-∑高精度ADC，內(nèi)核完全兼容Intel 8051。在該系統(tǒng)設(shè)計中，ADC采樣信號幾乎可以認為是直流，對字輸出率也沒有很高的要求，故單片機內(nèi)部的24位△-∑高精度ADC是最佳選擇，實際只使用其16位，就可完全滿足測量精度的要求。
在一個電子產(chǎn)品中，電源的好壞往往對產(chǎn)品的性能起著決定性作用，一個好的電源系統(tǒng)是任何一個電子產(chǎn)品硬件設(shè)計人員都優(yōu)先著重考慮的問題。該系統(tǒng)設(shè)計使用蓄電池和交流同時供電，優(yōu)先選用交流。在整個電路系統(tǒng)中，需要3．3 V(數(shù)字電路部分)和19 V(TFT_LCD背光)電源，蓄電池供電的電壓實測為3．8～4．6 V，應(yīng)用AMS1117-3．3作為整機電路的穩(wěn)壓芯片，由于AMS1117-3．3正常工作的最小壓差是1 V，故在電源電壓低于4．3 V的情況下就不能得到很好的3．3 V電壓，雖然數(shù)字電路部分在低至2．7 V的情況下還可正常工作，但是電壓的稍微波動對傳感器和運放的影響卻是致命的。