CN115014482B - 附带干冰降温装置的称重传感器及其控制系统 - Google Patents

附带干冰降温装置的称重传感器及其控制系统 Download PDF

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CN115014482B CN202210275280.1A CN202210275280A CN115014482B CN 115014482 B CN115014482 B CN 115014482B CN 202210275280 A CN202210275280 A CN 202210275280A CN 115014482 B CN115014482 B CN 115014482B
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Abstract

本发明公开了一种附带干冰降温装置的称重传感器及其控制系统，属于传感器控制技术领域。该传感器包括导热板、称重传感器、通气管、可移动滑块、按压开关、干冰喷射装置、导热管；所述导热板安装在称重传感器上，所述通气管安装在称重传感器内部；所述通气管中安装有可移动滑块；所述按压开关安装在通气管的一侧；所述干冰喷射装置安装在称重传感器内部；所述导热管一端连接在导热板上，另一端连接在通气管上。该传感器还包括有控制系统，所述控制系统与按压开关和干冰喷射装置连接，所述控制系统中设置有时间显示屏与总开关，所述时间显示屏用于显示被称重物放置的时间，所述总开关用于控制按压开关的通断。

Description

附带干冰降温装置的称重传感器及其控制系统
技术领域
本发明涉及传感器控制技术领域，具体为一种附带干冰降温装置的称重传感器及其控制系统。
背景技术
高温称重传感器主要用于冶金，化工，制造，航天，核电等环境比较恶劣的场景下，随着钢厂冶金工艺技术的发展，高温称重传感器的应用领域越来越广。在钢厂应用的场景中连铸工艺需要对大包及中间包进行在线检控液位，大包电子秤主要是对注入的钢水重量和液位进行计量，中间包电子秤的作用是来检测中间钢水储备的液位。一般情况下，称重传感器的表面温度要达到200℃左右。
因此对高温称重传感器的降温是必要的，然而在现有的降温装置中，往往难以考虑到传感器内部的腐蚀问题，不能及时关注传感器的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种附带干冰降温装置的称重传感器及其控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
附带干冰降温装置的称重传感器，该传感器包括导热板、称重传感器、通气管、可移动滑块、按压开关、干冰喷射装置、导热管；
所述导热板安装在称重传感器上，所述通气管安装在称重传感器内部；所述通气管中安装有可移动滑块；所述按压开关安装在通气管的一侧；所述干冰喷射装置安装在称重传感器内部；所述导热管一端连接在导热板上，另一端连接在通气管上。
根据上述技术方案，所述通气管放置在所述干冰喷射装置的下方。
根据上述技术方案，所述通气管中存储有气体，所述可移动滑块在初始阶段与按压开关相贴合，但并不挤压；所述可移动滑块用于在通气管中滑动；所述按压开关在受到挤压时，启动干冰喷射装置。
根据上述技术方案，所述干冰喷射装置上方设置有均匀的喷射孔，工作时，干冰经由喷射孔均匀喷出至称重传感器内部上方。
根据上述技术方案，该传感器还包括有控制系统，所述控制系统与按压开关和干冰喷射装置连接，所述控制系统中设置有时间显示屏与总开关，所述时间显示屏用于显示被称重物放置的时间，所述总开关用于控制按压开关的通断。
根据上述技术方案，所述控制系统中还包括有数据采集模块、拟合预测模块、时间输出模块、自动控制模块；
所述数据采集模块用于获取历史数据下干冰喷射装置不同的喷射时长数据，以及在干冰喷射装置不同的喷射时长下形成的水渍在相同温度下的蒸干时长数据；所述拟合预测模块用于根据数据采集模块采集的数据构建第一预测模型，预测被称重物的放置时长；所述时间输出模块用于获取被称重物的预测放置时长，并输出在时间显示屏上；所述自动控制模块用于构建自动控制系统，实现在每次称重时，按照时间显示屏的显示时间控制被称重物的停留时间，同时在最后一次称重时，关闭按压开关。
所述数据采集模块的输出端与所述拟合预测模块的输入端相连接；所述拟合预测模块的输出端与所述时间输出模块的输入端相连接；所述时间输出模块的输出端与所述自动控制模块的输入端相连接。
根据上述技术方案，所述数据采集模块包括喷射时长数据采集子模块、蒸干时长数据采集子模块；
所述喷射时长数据采集子模块用于采集历史数据下干冰喷射装置不同的喷射时长数据，同时获取形成的水渍状态；所述蒸干时长数据采集子模块用于采集历史数据下在干冰喷射装置不同的喷射时长下形成的水渍在相同温度下的蒸干时长数据；
所述喷射时长数据采集子模块的输出端与所述拟合预测模块的输入端相连接；所述蒸干时长数据采集子模块的输出端与所述拟合预测模块的输入端相连接。
根据上述技术方案，所述拟合预测模块包括数据模型构建子模块、时长输出子模块；
所述数据模型构建子模块用于根据数据采集模块的数据信息构建第一预测模型，预测被称重物的放置时长；所述时长输出子模块用于获取被称重物的预测放置时长，传送至时间输出模块；
所述数据模型构建子模块的输出端与所述时长输出子模块的输入端相连接；所述时长输出子模块的输出端与所述时间输出模块的输入端相连接；
所述数据模型构建子模块还包括：
获取历史数据下干冰喷射装置不同的喷射时长数据，以及在干冰喷射装置不同的喷射时长下形成的水渍在相同温度下的蒸干时长数据作为数据集；
以蒸干时长数据为因变量，以上一流程中干冰喷射装置的喷射时长、当前流程中被称重物的温度为自变量，构建第一预测模型：
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其中，
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为第一预测模型的回归系数，/>
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为误差因子，用于表达机械运转情况下对于蒸干时长数据的影响情况；/>
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代表上一流程中干冰喷射装置的喷射时长；/>
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代表当前流程中被称重物的温度；/>
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代表蒸干时长；
获取数据集中的数据作为样本集进行训练：
构建集合
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为第/>
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次数据下对应的蒸干时长数据，建立样本回归线：
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为蒸干时长数据的估计值；/>
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为样本回归方程的截距参数；
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分别为上一流程中干冰喷射装置的喷射时长、代表当前流程中被称重物的温度对应的自变量的偏回归系数；
建立蒸干时长数据的估计值与观测值的残差平方和函数
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：
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为样本集中样本数量；
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即为第一预测模型中的回归系数，则：
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得出第一预测模型为：
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其中，
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为在当前流程中被称重物的温度下的预测蒸干时长；
获取传感器的称重作业的最小时长，即为
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；
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在上述技术方案中，设置有
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可理解为在一次称重过程中所花的最小时间，在称重过程中，每一次称重，因为是先传递热量在进行降温，就会导致在冷气与热气交替过程中，空气中水分子液化产生水渍，水渍多次集结，就会形成水滴，一旦滴落至电子元件内部，没有进行及时处理，就会导致电子元件损坏，影响使用寿命，而在目前的技术手段中，一般是以技术工人的实际经验为准，在不同时段进行手动清理，而在本申请中，以后续的称重过程散发的温度蒸干水分，使得每次降温后只会形成水渍，不会聚集成堆，利用这样的方式能够有效降低内部电子元件的耗损率，同时计算时长，根据不同温度、前一流程的不同喷射时长，预测得出本次称重的停留时长，并实现自动化控制处理，具备突出的是执行意义。
根据上述技术方案，所述时间输出模块包括时间数据接收子模块、时间显示屏控制子模块；
所述时间数据接收子模块用于接收拟合预测模块传输的被称重物的预测放置时长；所述时间显示屏控制子模块用于控制时间显示屏，显示输出被称重物的预测放置时长；
所述时间数据接收子模块的输出端与所述时间显示屏控制子模块的输入端相连接；所述时间显示屏控制子模块的输出端与所述自动控制模块的输入端相连接。
根据上述技术方案，所述自动控制模块包括开关控制子模块、称重控制子模块；
所述开关控制子模块用于在最后一次称重时控制按压开关的通断；所述称重控制子模块用于控制被称重物的放置时长；
所述开关控制子模块的输出端与所述按压开关的输入端相连接。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明利用数据采集模块获取取历史数据下干冰喷射装置不同的喷射时长数据，以及在干冰喷射装置不同的喷射时长下形成的水渍在相同温度下的蒸干时长数据；利用拟合预测模块根据数据采集模块采集的数据构建第一预测模型，预测被称重物的放置时长；利用时间输出模块获取被称重物的预测放置时长，并输出在时间显示屏上；利用自动控制模块构建自动控制系统，实现在每次称重时，按照时间显示屏的显示时间控制被称重物的停留时间，同时在最后一次称重时，关闭按压开关。本发明能够及时对高温称重传感器进行降温，同时通过预测时长，利用被称重物的温度实现降温装置的通断，利用被称重物的停留时长蒸干水分，减少腐蚀几率，保证传感器寿命。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种附带干冰降温装置的称重传感器的示意图；
图2是本发明一种附带干冰降温装置的称重传感器的立体示意图。
图中：1、导热板；2、称重传感器；3、通气管；4、可移动滑块；5、按压开关；6、干冰喷射装置；7、喷射孔；8、导热管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本实施例中：
附带干冰降温装置的称重传感器，根据图1到图2，该传感器包括导热板1、称重传感器2、通气管3、可移动滑块4、按压开关5、干冰喷射装置6、导热管8；
所述导热板1安装在称重传感器2上，所述通气管3安装在称重传感器2内部；所述通气管3中安装有可移动滑块4；所述按压开关5安装在通气管3的一侧；所述干冰喷射装置6安装在称重传感器2内部；所述导热管8一端连接在导热板1上，另一端连接在通气管3上。
所述通气管3放置在所述干冰喷射装置6的下方。
所述通气管3中存储有气体，所述可移动滑块4在初始阶段与按压开关5相贴合，但并不挤压；所述可移动滑块4用于在通气管3中滑动；所述按压开关5在受到挤压时，启动干冰喷射装置6。
所述干冰喷射装置6上方设置有均匀的喷射孔7，工作时，干冰经由喷射孔7均匀喷出至称重传感器4内部上方。
该传感器还包括有控制系统，所述控制系统与按压开关5和干冰喷射装置6连接，所述控制系统中设置有时间显示屏与总开关，所述时间显示屏用于显示被称重物放置的时间，所述总开关用于控制按压开关的通断。
在该传感器中，当称重物（例如钢水包）放置在导热板1上进行称重时，导热板1接收到热量，经由导热管8传输至通气管3内，通气管3内气体受热膨胀，挤压可移动滑块4，可移动滑块4滑动挤压按压开关5，按压开关5启动干冰喷射装置6，从喷射孔7中均匀喷出干冰对称重传感器2进行降温，当称重传感器2上导热板1的温度降低以后，达到了初始温度，通气管3内气体不再膨胀，可移动滑块4被拉回，离开按压开关5，干冰喷射装置6被关闭，一个流程结束。但由于干冰降温后，称重传感器2内部冷热交替，会形成一些水渍附着在称重传感器2上方底部，几个流程下来，水渍就会变成小水珠，滴落到称重传感器2内部，称重传感器2作为电子元件，内部长期存有水珠，极易造成损坏，因此对被称重物放置的时间进行控制，保证每次被称重物在被称重的过程中蒸干下方水分，同时配备有控制系统，控制系统用于在最后一个流程时，关闭掉按压开关5，即最后一流程不采用干冰装置进行降温，而是在被称重物蒸干内部水分以后，由环境缓慢降温，因为最后一个流程即代表不需要保持在保持工作状态，因此最后一个流程的降温是可以用自然环境缓慢降温的。
同时对被称重物的放置时长进行控制：
获取历史数据下干冰喷射装置不同的喷射时长数据，以及在干冰喷射装置不同的喷射时长下形成的水渍在相同温度下的蒸干时长数据作为数据集；
以蒸干时长数据为因变量，以上一流程中干冰喷射装置的喷射时长、当前流程中被称重物的温度为自变量，构建第一预测模型：
Figure DEST_PATH_IMAGE054
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建立蒸干时长数据的估计值与观测值的残差平方和函数
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；
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，则输出
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至时间显示屏。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种附带干冰降温装置的称重传感器，其特征在于：该传感器包括导热板(1)、称重传感器(2)、通气管(3)、可移动滑块(4)、按压开关(5)、干冰喷射装置(6)、导热管(8)；
所述导热板(1)安装在称重传感器(2)上，所述通气管(3)安装在称重传感器(2)内部；所述通气管(3)中安装有可移动滑块(4)；所述按压开关(5)安装在通气管(3)的一侧；所述干冰喷射装置(6)安装在称重传感器(2)内部；所述导热管(8)一端连接在导热板(1)上，另一端连接在通气管(3)上；
所述通气管(3)放置在所述干冰喷射装置(6)的下方；
所述通气管(3)中存储有气体，所述可移动滑块(4)在初始阶段与按压开关(5)相贴合，但并不挤压；所述可移动滑块(4)用于在通气管(3)中滑动；所述按压开关(5)在受到挤压时，启动干冰喷射装置(6)；
所述干冰喷射装置(6)上方设置有均匀的喷射孔(7)，工作时，干冰经由喷射孔(7)均匀喷出至称重传感器(4)内部上方；
当称重物放置在导热板(1)上进行称重时，导热板(1)接收到热量，经由导热管(8)传输至通气管(3)内，通气管(3)内气体受热膨胀，挤压可移动滑块(4)，可移动滑块(4)滑动挤压按压开关(5)，按压开关(5)启动干冰喷射装置(6)，从喷射孔(7)中均匀喷出干冰对称重传感器(2)进行降温，当称重传感器(2)上导热板(1)的温度降低以后，达到了初始温度，通气管(3)内气体不再膨胀，可移动滑块(4)被拉回，离开按压开关(5)，干冰喷射装置(6)被关闭，一个流程结束。
2.根据权利要求1所述的一种附带干冰降温装置的称重传感器，其特征在于：该传感器还包括有控制系统，所述控制系统与按压开关(5)和干冰喷射装置(6)连接，所述控制系统中设置有时间显示屏与总开关，所述时间显示屏用于显示被称重物放置的时间，所述总开关用于控制按压开关的通断。
3.根据权利要求2所述的一种附带干冰降温装置的称重传感器，其特征在于：所述控制系统中还包括有数据采集模块、拟合预测模块、时间输出模块、自动控制模块；
所述数据采集模块用于获取历史数据下干冰喷射装置不同的喷射时长数据，以及在干冰喷射装置不同的喷射时长下形成的水渍在相同温度下的蒸干时长数据；所述拟合预测模块用于根据数据采集模块采集的数据构建第一预测模型，预测被称重物的放置时长；所述时间输出模块用于获取被称重物的预测放置时长，并输出在时间显示屏上；所述自动控制模块用于构建自动控制系统，实现在每次称重时，按照时间显示屏的显示时间控制被称重物的停留时间，同时在最后一次称重时，关闭按压开关(5)；
所述数据采集模块的输出端与所述拟合预测模块的输入端相连接；所述拟合预测模块的输出端与所述时间输出模块的输入端相连接；所述时间输出模块的输出端与所述自动控制模块的输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的一种附带干冰降温装置的称重传感器，其特征在于：所述数据采集模块包括喷射时长数据采集子模块、蒸干时长数据采集子模块；
所述喷射时长数据采集子模块用于采集历史数据下干冰喷射装置不同的喷射时长数据，同时获取形成的水渍状态；所述蒸干时长数据采集子模块用于采集历史数据下在干冰喷射装置不同的喷射时长下形成的水渍在相同温度下的蒸干时长数据；
所述喷射时长数据采集子模块的输出端与所述拟合预测模块的输入端相连接；所述蒸干时长数据采集子模块的输出端与所述拟合预测模块的输入端相连接。
5.根据权利要求4所述的一种附带干冰降温装置的称重传感器，其特征在于：所述拟合预测模块包括数据模型构建子模块、时长输出子模块；
所述数据模型构建子模块用于根据数据采集模块的数据信息构建第一预测模型，预测被称重物的放置时长；所述时长输出子模块用于获取被称重物的预测放置时长，传送至时间输出模块；
所述数据模型构建子模块的输出端与所述时长输出子模块的输入端相连接；所述时长输出子模块的输出端与所述时间输出模块的输入端相连接；
所述数据模型构建子模块还包括：
获取历史数据下干冰喷射装置不同的喷射时长数据，以及在干冰喷射装置不同的喷射时长下形成的水渍在相同温度下的蒸干时长数据作为数据集；
以蒸干时长数据为因变量，以上一流程中干冰喷射装置的喷射时长、当前流程中被称重物的温度为自变量，构建第一预测模型：
Figure QLYQS_1
其中，u0、u1、u2为第一预测模型的回归系数，
Figure QLYQS_2
为误差因子，用于表达机械运转情况下对于蒸干时长数据的影响情况；c1代表上一流程中干冰喷射装置的喷射时长；c2代表当前流程中被称重物的温度；t0代表蒸干时长；
获取数据集中的数据作为样本集进行训练：
构建集合A＝{c1i、c2i；t0i},其中，c1i、c2i分别为对应自变量的第i次数据；t0i为第i次数据下对应的蒸干时长数据，建立样本回归线：
t0i-k＝u0-k+u1-kc1i+u2-kc2i
其中，t0i-k为蒸干时长数据的估计值；u0-k为样本回归方程的截距参数；u1-k、u2-k分别为上一流程中干冰喷射装置的喷射时长、代表当前流程中被称重物的温度对应的自变量的偏回归系数；
建立蒸干时长数据的估计值与观测值的残差平方和函数f(x)：
Figure QLYQS_3
其中，n为样本集中样本数量；
取f(x)的最小值，在f(x)最小时，对应的u0-k、u1-k、u2-k即为第一预测模型中的回归系数，则：
u0＝u0-k
u1＝u1-k
u2＝u2-k
得出第一预测模型为：
Figure QLYQS_4
其中，t1为在当前流程中被称重物的温度下的预测蒸干时长；
获取传感器的称重作业的最小时长，即为tmin；
若存在t1＞tmin，则输出t1至时间显示屏；若存在t1＜tmin，则输出tmin至时间显示屏。
6.根据权利要求5所述的一种附带干冰降温装置的称重传感器，其特征在于：所述时间输出模块包括时间数据接收子模块、时间显示屏控制子模块；
所述时间数据接收子模块用于接收拟合预测模块传输的被称重物的预测放置时长；所述时间显示屏控制子模块用于控制时间显示屏，显示输出被称重物的预测放置时长；
所述时间数据接收子模块的输出端与所述时间显示屏控制子模块的输入端相连接；所述时间显示屏控制子模块的输出端与所述自动控制模块的输入端相连接。
7.根据权利要求6所述的一种附带干冰降温装置的称重传感器，其特征在于：所述自动控制模块包括开关控制子模块、称重控制子模块；
所述开关控制子模块用于在最后一次称重时控制按压开关(5)的通断；所述称重控制子模块用于控制被称重物的放置时长；
所述开关控制子模块的输出端与所述按压开关(5)的输入端相连接。
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