煤炭产量远程监测装置的设计与应用

煤矿用防爆称重传感器采用并联方式连接，5 V供电，传感器的输出精度为2 mV／V，所以满量程输出为10 mV，为了使测量结果更精确。在设置A／D转换器的满量程范围时应尽量的小。可以在编程时通过设置增益寄存器和内部放大寄存器来设置输入范围。CS5532可量化的满量程输入信号的范围由增益设定和VREF+、VREF-之间的参考电压决定。转换器的满量程输入信号范围为((VREF+)-(VREF-))／(GxA)其中G就为增益放大器的系数，VREF+和VREF-分别为参考电压的正和负。A的值为l和2可选，当参考电压选择位VRS设为0时，A=2，当VRS设为1时，A=1。本装置中参考电压为2．5 V，即VREF+为2．5 V，VREF-为0 V，A=l，增益G设置为128，所以满量程输入范围为2．5／128≈20 mV，可以满足现场传感器测量精度的要求。
2．2 数据帧格式设计
煤炭产量监测装置数据帧格式采用ASCII码方式，这种方式能有效减少误码率，即将一位十六进制数(例如：Ox3E)分成2个字节的ASCII码(0x33和0x45)传输。按以往的十六进制帧格式，在数据帧有效段内可能会出现与起始位和结束位相同的字节，导致帧接收出错。以ASCII码方式编写帧格式时，可以有效解决以上问题。装置采用的数据帧一共为16个字节，如图4所示，起始位为0x01，结束为0x03，数据帧内容为前8字节的两路速度量，后4个字节的重量A／D转换值。

3 防爆设计
3．1 隔离式安全栅电路设计
煤炭产量监测装置中的信号传输回路采用的是隔离式安全栅电路(图5)和齐纳式安全栅相比，具有无需可靠安全接地的优点。

4只齐纳二极管Vz1～Vz4组成双重化的过压保护电路限压。限流电阻用于限制可能流过本质安全电路的电流。需要注意的是：为了防止检修或替换影响本质安全性能的任何单元，需将安全栅电路全部灌封环氧树脂。
3．2 本安设计
本安防爆是一种通过限制电路能量使得电器装置在井下安全工作的低功耗技术。本安设备在正常运行和故障的情况下可能产生的电火花和热效应分别低于爆炸性危险气体的最小点燃能量和自燃温度。本安技术具有安全可靠性高。适用范围广，可带电维护等优点，基于这些优点，井下分站采用了本质安全型的防爆型式。在设计本安电路和评定电路本安性能时，考虑了最小点燃曲线，电流／电压安全系数等因素。