煤炭產量遠程監測裝置的設計與應用

煤礦用防爆稱重傳感器采用并聯方式連接，5 V供電，傳感器的輸出精度為2 mV／V，所以滿量程輸出為10 mV，為了使測量結果更精確。在設置A／D轉換器的滿量程范圍時應盡量的小。可以在編程時通過設置增益寄存器和內部放大寄存器來設置輸入范圍。CS5532可量化的滿量程輸入信號的范圍由增益設定和VREF+、VREF-之間的參考電壓決定。轉換器的滿量程輸入信號范圍為((VREF+)-(VREF-))／(GxA)其中G就為增益放大器的系數，VREF+和VREF-分別為參考電壓的正和負。A的值為l和2可選，當參考電壓選擇位VRS設為0時，A=2，當VRS設為1時，A=1。本裝置中參考電壓為2．5 V，即VREF+為2．5 V，VREF-為0 V，A=l，增益G設置為128，所以滿量程輸入范圍為2．5／128≈20 mV，可以滿足現場傳感器測量精度的要求。
2．2 數據幀格式設計
煤炭產量監測裝置數據幀格式采用ASCII碼方式，這種方式能有效減少誤碼率，即將一位十六進制數(例如：Ox3E)分成2個字節的ASCII碼(0x33和0x45)傳輸。按以往的十六進制幀格式，在數據幀有效段內可能會出現與起始位和結束位相同的字節，導致幀接收出錯。以ASCII碼方式編寫幀格式時，可以有效解決以上問題。裝置采用的數據幀一共為16個字節，如圖4所示，起始位為0x01，結束為0x03，數據幀內容為前8字節的兩路速度量，后4個字節的重量A／D轉換值。

3 防爆設計
3．1 隔離式安全柵電路設計
煤炭產量監測裝置中的信號傳輸回路采用的是隔離式安全柵電路(圖5)和齊納式安全柵相比，具有無需可靠安全接地的優點。

4只齊納二極管Vz1～Vz4組成雙重化的過壓保護電路限壓。限流電阻用于限制可能流過本質安全電路的電流。需要注意的是：為了防止檢修或替換影響本質安全性能的任何單元，需將安全柵電路全部灌封環氧樹脂。
3．2 本安設計
本安防爆是一種通過限制電路能量使得電器裝置在井下安全工作的低功耗技術。本安設備在正常運行和故障的情況下可能產生的電火花和熱效應分別低于爆炸性危險氣體的最小點燃能量和自燃溫度。本安技術具有安全可靠性高。適用范圍廣，可帶電維護等優點，基于這些優點，井下分站采用了本質安全型的防爆型式。在設計本安電路和評定電路本安性能時，考慮了最小點燃曲線，電流／電壓安全系數等因素。