摘要：矿石矿浆的浓度和细度是选矿时重要的参考指标和判断依据。在采矿应用中，准确及时地检测出矿浆的浓度以及矿石的比重对后续的磨矿和浮选等一系列作业有着至关重要的意义。研制的WH31型智能矿浆浓度仪基于张力传感器和C8051F351单片机，应用3．5英寸TFT_LCD显示测量参数，能够同时测出矿浆浓度、细度以及矿石的比重，具有精度高、人机界面友好、操作方便、可以自动增益校准的特点。适合在矿山现场或实验室使用，也适用于冶金，化工，建筑等行业不溶固体(在水介质中)浓度和细度的测定。
关键词：张力传感器；矿浆浓度；TFT_LCD；自动增益校准；C8051F351

    引言
    湿式选矿工艺过程都是在一定的矿浆浓度下进行的，矿浆浓度对选矿工艺有重要影响，是选矿过程中需要经常测试、调节和控制的重要参量。
    本文研制的WH31型矿浆浓度测量仪是基于张力传感器和C8051F351的智能测试系统，主要具有如下功能：TFT实时显示重量、浓度、细度和比重；增益自动校准；用户输入数据保存。

    1 总体设计
    系统结构由传感器和信号调理电路，C8051F351的接口电路，TFT_LCD显示驱动电路三部分组成。总体设计框图如图1所示。

    6kg张力传感器采集的电压信号经过高精度仪表放大器INA126放大后，送入单片机内部进行A／D转换得出物品的质量，再结合数字键盘输入的矿浆体积和矿石比重，即可计算出矿浆浓度，并在3．5英寸TFT_LCD上显示。系统中的E2PROM(24LC64)用于存放增益系数、用户输入的体积和比重值。

    2 硬件电路设计
    WH31型矿浆浓度测量仪的主控芯片采用SILIConlabs公司的C8051F351单片机，8 KB FLASH，256 BRAM+512 B的SRAM，内置24位△-∑高精度ADC，内核完全兼容Intel 8051。在该系统设计中，ADC采样信号几乎可以认为是直流，对字输出率也没有很高的要求，故单片机内部的24位△-∑高精度ADC是最佳选择，实际只使用其16位，就可完全满足测量精度的要求。
    在一个电子产品中，电源的好坏往往对产品的性能起着决定性作用，一个好的电源系统是任何一个电子产品硬件设计人员都优先着重考虑的问题。该系统设计使用蓄电池和交流同时供电，优先选用交流。在整个电路系统中，需要3．3 V(数字电路部分)和19 V(TFT_LCD背光)电源，蓄电池供电的电压实测为3．8～4．6 V，应用AMS1117-3．3作为整机电路的稳压芯片，由于AMS1117-3．3正常工作的最小压差是1 V，故在电源电压低于4．3 V的情况下就不能得到很好的3．3 V电压，虽然数字电路部分在低至2．7 V的情况下还可正常工作，但是电压的稍微波动对传感器和运放的影响却是致命的。

[1] [2] [3]  下一页