恒定磁场发生器的设计Word文档下载推荐.docx

恒定磁场发生器的设计Word文档下载推荐.docx

《恒定磁场发生器的设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《恒定磁场发生器的设计Word文档下载推荐.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

设计思路为：

单片机输出数字量给D/A转换器，D/A转换器输出模拟量给运放，运放在深度负反馈情况下输出恒定电流供给亥母霍兹线圈，产生恒定磁场；

为了达到恒磁场的目的，利用霍尔元件对输出的磁场进行测量，霍尔元件的输出量经信号调理后给A/D转换器，单片机读取A/D后和设定量的磁场强度进行比较，经过PID算法后，改变D/A输出量，来获得稳恒磁场。

为了提高驱动能力，采用达林顿管作为线圈的驱动元件。

关键词：

恒定磁场；

PID控制算法；

单片机

TitleTheDesignoftheConstantMagneticFiledGenerator

Abstract

Constantmagneticfiledgeneratorisawiderangofapplications,whichisusuallyusedinfoodprocessingasthemagneticseparationprocess,andthecomponentisessential.Permanentmagnetaremostlyusedasmagneticseparationmachineinthefoodprocessingtoday.Butwhattheshortcomingsofthemagneticfiledgeneratedbyapermanentmagnetarenotbeingadjustedandthemagneticfiledisverysmall.Toaddresstheseshortcomings,anelctromagnetisagoodchoice.

ThisconstantmagneticfieldgeneratordevicebasedonSTC12C5A08S2mcu,usingahighcommonmoderejectionratioamplifierOP07andpowertransistortoproduceanadjustableDCcurrent,whichisoutputtoHelmholtzcoilstoproduceaconstantmagneticfield.Theoveralldesigncanconceptas:

MCU’sdigitaloutputtotheD/Aconverter,D/Aconverter’sanlogoutputtotheoperationalamplifier,becausethenegativefeedbackisinthedepth,sotheoutputcurrentisunchangedsimilarly.ThentheconstantcurrentoutputtotheHelmholtzcoiltogeneratemagneticfiled.AndthenextstepisusingHallelementtomeasurethemagneticfield,aftertheanalogsignalisconditioned,sendthesignaltoA/Dconverter,thentheMCUreadthedigitalandmakePIDcontrolalgorithmtomakethefeedbackcomparisontochangeD/Aconverter’soutput,sowecangainconstantmagneticfiled.

Keywords:

Constantmagneticfield;

PIDcontrolalgorithm;

MCU

1绪论

1.1课题的研究背景

随着人们生活水平的提高和食品安全意识的增强，面粉作为居民主要口粮和食品工业的基础原料，其质量安全越来越受到政府、面粉厂、食品厂和消费者的重视。

面粉的理化指标中有一项磁性金属物含量，这项指标也可以看作是面粉的卫生指标，

从面粉的质量安全方面考虑，它也是面粉诸多指标中比较重要的指标之一。

国家质量监督检验检疫总局颁布的《小麦粉生产许可证实施细则》和GB13122-1991《面粉厂卫生规范》中明确规定：

“入磨小麦必须经过筛打、磁选、风选、去石等清理过程”，“小麦粉输人成品打包工序之前，必须经过磁选”。

小麦粉国家标准和行业标准中也明确规定了面粉中磁性金属物含量不得超过0.003g/kg,这些规定说明了制粉车间合理配置磁选机的必要性。

对制粉车间来讲，如果磁性金属杂质混人面粉产品中会危害人体健康，混入副产品中也可能妨碍牲畜的饲养；

如果磁性金属杂质随物料进入高速运转的设备，将会严重损坏设备部件，甚至因碰撞摩擦而产生火花，造成粉尘爆炸安全事故。

因此，制粉车间很有必要合理地配置磁选机来确保生产安全和最终产品质量安全。

制粉车间的磁性金属物的主要来源有4个方面：

①小麦在收割、晾晒、储存、保管及运输等过程中难免会混人铁钉、铁丝、铁屑、铁锈、垫片等磁性金属；

②制粉车间的机械设备、管道及用来加水润麦的自来水管等容易磨损或生锈，磨损或生锈产生的铁屑、铁末和铁锈等磁性金属杂质会混人到物料中去；

③设备与厂房设施的维修过程中很容易产生磁性金属杂物。

制粉车间的机械设备安装与维修、管道安装与维修及建筑物装修与维护过程中经常要进行电焊、切割作业，在维修作业时，如没有采取保护措施或采取的保护措施不当，作业完成后没有及时清理或清理不彻底，清理后的物料没有妥善处理等都容易使磁性金属杂物混人物料或设备中；

④车间现场的生产操作人员自身携带的磁性金属物、改良剂及包装袋里面混人的磁性金属物都可能成为磁性金属的来源之一。

磁选机的主要工作元件是磁体，磁体有永磁体和暂时磁体（电磁体）之分。

现在制粉车间一般采永磁体磁选机。

目前粮机厂家开发生产的磁选设备比较多，如永磁筒、永磁滚筒、磁力分选机、栅式磁选机、栏式磁选机、溜管式磁选机及溜板式磁选机等等，他们一般都采用永磁体做磁体，用不锈钢材质制作筒体或附属结构。

衡量磁选机性能的主要指标是永磁体的磁感应强度和磁性物质去除率，在选择磁选设备时主要看其磁感应强度的高低，磁感应强度越强，磁性金属杂质去除率就越高。

目前面粉车间使用比较普遍的磁选设备有永磁筒、管式磁选机和栅式磁选机等。

面粉生产工艺一般包括初清、清理、制粉、配粉和包装等五个工段。

在每个阶段磁选机的配置都有不同的要求，分别如下：

1、初清工段磁选机配置

初清工段主要是初步清理小麦中的大杂、小杂、轻杂以及磁性杂质。

该工段小麦流量比较大，应配置与产量相配套的永磁筒或磁力分选机，来清除小麦中大部分的磁性杂质，以减轻后道磁选的压力。

由于原料小麦中含有大量的麦秸秆、绳头等，容易堵塞永磁筒内物料通道，如果选择的是永磁筒，应把它安装在初清筛的后道。

2、清理工段磁选机配置

清理工段又分为一次清理和二次清理，有的还包括下脚料粉碎。

该工段主要是通过磁选、筛选、风选、磁选、精选、去石、打麦等工序尽最大可能地把小麦中的各种杂质去除干净，通过加水润麦来保证人磨小麦的研磨效果和最终产品的水分符台标准，同时，把所有清理出的有机杂质回收起来集中粉碎以利用。

清理工段一般在第一道清理工序设置永磁筒以进一步去除小麦中还可能混有的磁性金属杂质；

在一次打麦机、二次打麦机及粉碎机人口处安装永磁筒或溜管式磁选机，以防止生产过程中混人的磁性金属随物料进人高速运转的设备中，避免生产安全事故发生。

3、制粉工段磁选机配置

制粉工段是把清理干净和着水润麦后的小麦，经过研磨、松粉、清粉、筛粉及打数等工序生产出3种或3种以上的基础面粉。

该工段一般在I皮磨粉机人口处装永磁筒，在撞击松粉机入口处装管式磁选机，以保护磨粉机和撞击松粉机；

在面粉进人散存粉仓（打包粉仓）之前安装永磁筒或溜管式磁选机或溜板式磁选机，以确保生产的各种驻础粉磁性金属物含量不超标。

因为该工段有面粉检查筛，它可以从面粉中筛选出大于筛孔直径的磁性金属物，所以，进入粉仓之前安装磁选机的重要性往往会被面粉厂家所忽视。

制粉工段除了制粉外，还承担着不合格面粉回机与回收的落地粉回机的任务。

落地粉中难免会混人磁性金属杂物，为了防止回机物料中的磁性金属杂物进人高方筛中损坏筛绢，应在回粉机出口到提升管人口之间安装溜管式磁选机或溜板式磁选机。

4、配粉工段磁选机配置

配粉工段主要是为面粉搭配和添加改良剂而设置的，配粉的整个过程就是把不同的基础粉按一定比例搭配，同时添加改良剂，然后把搭配好的且添加过改良剂的面粉经过混合机混合均匀，最后把混合均匀的面粉通过正压输送管道送人到打包仓（散装发送仓）。

进人该工段的基础粉已经经过磁选，且后道包装工段还要装磁选机。

因此，配粉工段可以不再设置磁选机。

5、包装工段磁选机配置

包装工段包括面粉包装、面粉散装及副产品包装等工序。

该工段是对磁性金属物控制的最后一道关口，不仅要在该工序上保证成品面粉中的磁性金属物含量不超标，而且要保证前道磁选机之后到本道磁选机之前所有可能进人的磁性金属杂物不得随面粉进人包装袋或散装罐中。

因此，必须在面粉包装或散装前安装磁选机，永磁简、管式磁选机、栅式磁选机均可以作为选择对象，安装位置必须是最接近包装机或散装车的人口处。

次粉和麸皮常常被面粉厂当作副产品，其质量安全一般不容易引起重视，但对客户来讲副产品也是产品，因此不能掉以轻心，最好在包装前也安装磁选机。

在选择和安装磁选机时应考虑到鼓皮的散落性，防止麸皮在通过磁选机时被堵塞。

各个面粉车间的生产工艺和设备不一定相同，在选择和配置磁选机时应充分结合自身的工艺和设备特点，不一定各道磁选机都配置齐全，但至少在清理工段中小麦进人打麦机之前，制粉工段中小麦进入1皮磨粉机之前，面粉进入包装袋（散装罐）之前安装合适的磁选机，以满足生产安全与产品质量安全的基本需要。

制粉车间只有合理地选择和配置磁选机，规范地操作和维护磁选设备，科学地检测磁性金属含量，才能保证最终产品的磁性金属物含量符合国家标准，才能避免由于磁性金属硬物进入设备或最终产品中从而导致安全事故和产品质量安全事故的发生。

可见，粮食加工的磁选过程是非常重要的环节。

本设计就是以此为背景，设计了一种宽量程的恒定磁场发生器。

随着电子技术的发展，模拟电子技术和数字电子技术正在发生着极速变化，有人说，模拟电子技术在电子技术中的地位是无法撼动的，的确如此，但随着数字化时代到来的不可逆转，很多电子产品、测控仪器、信号发生器都披上了数字化的外衣。

特别是在人机接口、实时控制方面更少不了数字化的身影，对于恒定磁场发生器而言，其核心问题肯定主要由模拟电子技术解决，譬如说，恒定电流的产生问题、运放的选择、如何选择驱动电路等。

这些都是核心问题，但是如果选择了数控恒定磁场发生器的话，数字控制系统要和模拟执行机构协同工作，你中有我、我中有你，从而实现产生恒定磁场的功能。

总之，模拟电子技术和数字电子技术是互补的关系，二者结合起来功能更加强大。

下面举一个简单的例子。

如图1.1所