Измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на горных предприятиях цветной металлургии для определения величины разубоживания добываемой медно-никелевой сульфидной руды. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности экспресс-анализа величины разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме с целью последующего использования результатов измерений для снижения потерь качества добываемой руды. Измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды дополнительно содержит два стабилизатора напряжения, к выходам которых подключены два переменных резистора, подвижные контакты которых подключены к входам аналого-цифровых преобразователей, встроенных в AVR микроконтроллер, выход которого подключен к затвору MOSFET-транзистора, в цепь стока которого включена излучающая катушка индуктивного датчика, расположенная концентрично с приемной катушкой, выход которой подключен к усилителю-формирователю, выходной сигнал которого подается на вход прецизионного амплитудного детектора, выход которого подключен к входу масштабного усилителя с возможностью регулировки начала и предела шкалы измерений, выход масштабного усилителя через повторитель напряжения подключен к аналоговому входу AVR микроконтроллера. 2 ил.
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на горных предприятиях цветной металлургии для определения величины разубоживания добываемой медно-никелевой сульфидной руды.
В изобретении [1] предложен метод оценки разубоживания, однако он не связан с применением измерительной техники.
В работе [2] представлены методы и схемы определения величины потерь и разубоживания при разработке угольных и рудных месторождений в различных горно-геологических условиях. При этом описываемые методы и схемы носят аналитический характер и не описывают применение для определения потерь и разубоживания каких-либо контрольно-измерительных приборов и оборудования.
В работе [3], взятой за аналог, представлен измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды, использующий импульсный принцип измерения, основанный на возбуждении излучающей катушкой индуктивного датчика пульсирующего магнитного поля, индуцирующего в приемной катушке измерительный сигнал, находящийся в функциональной зависимости от величины разубоживания медно-никелевой сульфидной руды, помещаемой в пространство между излучающей и приемной катушками (мерный объем).
Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение возможности экспресс-анализа величины разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме, оперативного определения доли нерудных компонентов в анализируемых пробах, для последующего использования результатов измерений с целью снижения потерь качества добываемой руды. При этом применен измененный способ формирования импульсов, подаваемых в излучающую катушку индуктивного датчика, с исключением генератора, управляемого напряжением, и значительным расширением функциональных возможностей регулирования частоты и скважности формируемых выходных импульсов.
Поставленная задача достигается тем, что измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды, использующий импульсный принцип измерения, основанный на возбуждении излучающей катушкой индуктивного датчика пульсирующего магнитного поля, индуцирующего в приемной катушке измерительный сигнал, находящийся в функциональной зависимости от величины разубоживания медно-никелевой сульфидной руды, помещаемой в пространство между излучающей и приемной катушками (мерный объем), отличающийся тем, что к выходам двух стабилизаторов напряжения подключены два переменных резистора, подвижные контакты которых подключены к входам аналого-цифровых преобразователей, встроенных в AVR микроконтроллер, выход которого подключен к затвору MOSFET-транзистора, в цепь стока которого включена излучающая катушка индуктивного датчика, расположенная концентрично с приемной катушкой, выход которой подключен к усилителю-формирователю, выходной сигнал которого подключен к входу прецизионного амплитудного детектора, выход которого подключен к входу масштабного усилителя с возможностью регулировки начала и предела шкалы измерений, выход масштабного усилителя через повторитель напряжения подключен к аналоговому входу AVR микроконтроллера. К AVR микроконтроллеру могут быть подключены символьный LCD дисплей и клавиатура.
На фиг.1 приведена структурная схема построения предлагаемого устройства; на фиг.2 - результаты промышленных испытаний измерителя.
Устройство состоит из стабилизатора напряжения 1, выход которого подключен к переменному резистору 2, подвижный контакт которого подключен к входу A/D1 аналого-цифрового преобразователя, встроенного в микроконтроллер 5, и стабилизатора напряжения 3, выход которого подключен к переменному резистору 4, подвижный контакт которого подключен к входу A/D0 аналого-цифрового преобразователя, встроенного в микроконтроллер. Микроконтроллер 5 имеет внутреннее тактирование. Выход микроконтроллера 5 подключен к затвору полевого транзистора 6, в цепь стока которого включена излучающая катушка 17 индуктивного датчика 7. Выход приемной катушки 18 индуктивного датчика 7 подключен к входу усилителя-формирователя 8, к выходу которого подключен прецизионный амплитудный детектор 9. К выходу амплитудного детектора подключен масштабный усилитель 10, имеющий регуляторы 11 «Диапазон» и 12 «Уст.0». Выход масштабного усилителя подключен через повторитель напряжения 13 к аналоговому входу микроконтроллера 14, имеющего клавиатуру 15 для ввода команд и LCD дисплей 16 для индикации результатов измерений.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При включении напряжения питания на выходах стабилизаторов напряжения 1 и 3 формируется напряжение +5 В. Переменный резистор 2 путем изменения напряжения в диапазоне от 0 до +5 В на входе A/D1 аналого-цифрового преобразователя, встроенного в микроконтроллер, позволяет регулировать частоту импульсов, формируемых на выходе микроконтроллера 5, а переменный резистор 4 путем изменения напряжения в диапазоне от 0 до +5 В на входе A/D0 аналого-цифрового преобразователя, встроенного в микроконтроллер, позволяет регулировать скважность импульсов, формируемых на выходе микроконтроллера 5. Расчет выходной частоты и скважности производится программно в зависимости от значений входных напряжений. Таким образом, микроконтроллер формирует выходное напряжение прямоугольной формы, скважность и частота которого рассчитывается программно, в зависимости от значений напряжений на входах A/D0 и A/D1 соответственно. Полевой MOSFET транзистор 6 представляет собой усилитель импульсов, которые подаются в излучающую катушку 17 индуктивного датчика 7. Приемная катушка 18 индуктивного датчика 7 выполняется концентрично с излучающей катушкой.
Помещение анализируемой рудной массы в мерный объем приводит к изменению информационного сигнала, снимаемого с приемной катушки датчика.
С приемной катушки 18 информационный сигнал подается на усилитель-формирователь 8, выделяющий и усиливающий его информативную часть. На выходе усилителя-формирователя 8 создается последовательность импульсов напряжения, амплитуда которых зависит от величины разубоживания руды, помещенной в мерный объем. Импульсный сигнал с выхода усилителя 8 подается на прецизионный амплитудный детектор 9, преобразующий переменное напряжение в напряжение постоянного тока, которое далее поступает на вход масштабного усилителя 10. Масштабный усилитель 10 имеет возможность регулировки предела 11 и начала 12 шкалы измерений переменными резисторами «Диапазон» и «Уст.0» соответственно. С выхода масштабного усилителя 10 усиленное напряжение постоянного тока через повторитель напряжения 13 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера 14. Микроконтроллер преобразует аналоговый сигнал в цифровой, осуществляет прием команд с клавиатуры 15 и вывод результатов измерений на символьный жидкокристаллический LCD дисплей 16.
Зависимость выходного напряжения на выходе масштабного усилителя от содержания руды в измеряемой пробе приведена на фиг.2.
Практическая реализация полезной модели выполнена с применением в качестве стабилизаторов напряжения 1 и 3 интегральных стабилизаторов LM317, микроконтроллера 5 - микросхемы ATmega8, импульсного усилителя 6 - MOSFET транзистора типа IRFZ44. Усилитель-формирователь 8 выполнен на операционных усилителях (ОУ) типа КР574УД1 и КР140УД7, амплитудный детектор 9 выполнен на прецизионных ОУ типа ОР37, масштабный усилитель 10 выполнен на ОУ типа КР140УД7 и КР140УД17, повторитель напряжения 13 выполнен на ОУ типа КР140УД17, микроконтроллер 14 применен типа ATmegal6, клавиатура 15 типа 3x4, LCD дисплей 16 применен типа ME 2×16.
Изменение способа формирования импульсов, подаваемых в излучающую катушку, по сравнению с аналогом, потребовало применения микроконтроллера с встроенными аналого-цифровыми преобразователями (ATmega8) и усложнения программы управления контроллером, но при этом значительно расширило функциональные возможности формирования частоты и скважности выходных импульсов.
Эксперименты показали, что расширение возможностей формирования импульсов, подаваемых в излучающую катушку, позволяет установить наиболее оптимальный режим работы индуктивного датчика при его максимальной чувствительности к магнитным свойствам анализируемой руды.
Источники информации
1. CN 1609875, Non-polar price fixing control method for ore dilution, G06F 17/60, Заявка: CN 20041060510, Приоритет: 2004.09.13, Опубликовано: 2005.04.27, Заявитель: GONG DONGFENG [CN].
2. УДК 622.355.11.002.8, Разоренов Ю.И., Белодедов А.А., Шмаленюк С.А. Определение потерь и разубоживания при разработке месторождений полезных ископаемых // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009 - №9 - с.47-50.
3. Измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды в мерном объеме. G06F 17/00, G01V 3/11. Заявка №2011127292/08. Приоритет: 01.07.2011. Заявители: Карпов А.Г., Степанов С.М., Степанов С.С.
Измеритель разубоживания медно-никелевой сульфидной руды, использующий импульсный принцип измерения, основанный на возбуждении излучающей катушкой индуктивного датчика пульсирующего магнитного поля, индуцирующего в приемной катушке измерительный сигнал, находящийся в функциональной зависимости от величины разубоживания медно-никелевой сульфидной руды, помещаемой в пространство между излучающей и приемной катушками (мерный объем), отличающийся тем, что к выходам двух стабилизаторов напряжения подключены два переменных резистора, подвижные контакты которых подключены к входам аналого-цифровых преобразователей, встроенных в AVR микроконтроллер, выход которого подключен к затвору MOSFET-транзистора, в цепь стока которого включена излучающая катушка индуктивного датчика, расположенная концентрично с приемной катушкой, выход которой подключен к усилителю-формирователю, выходной сигнал которого подается на вход прецизионного амплитудного детектора, выход которого подключен к входу масштабного усилителя с возможностью регулировки начала и предела шкалы измерений, выход масштабного усилителя через повторитель напряжения подключен к аналоговому входу AVR микроконтроллера.
