地磅稱重傳感器儀表應(yīng)該如何選擇

　　、傳感器的選擇

　　般來(lái)說(shuō)，多大噸位的秤就應(yīng)該選擇多大噸位的傳 感器。但是在實(shí)際應(yīng)用中，通常規(guī)定靜態(tài)時(shí)衡器的大 載荷為：

　　靜態(tài)時(shí)衡器的大載荷=70%x傳感器的額定載荷x 傳感器的個(gè)數(shù)

　　這是由于秤體自重的存在和動(dòng)態(tài)時(shí)汽車上枰的振 動(dòng)、沖擊、偏載等原因，使部分傳感器瞬時(shí)承受比實(shí)際載 荷多出10%~40%的重量，有時(shí)甚至超出傳感器的額定 載荷，使當(dāng)次稱量的準(zhǔn)確度下降。為了使傳感器在額定 載荷內(nèi)工作，可以人為規(guī)定70%的系數(shù)。規(guī)定個(gè)上限， 有助于提高秤體的準(zhǔn)確性。表1為允許過(guò)衡車輛的軸載。

　　軸載指汽車后軸(含軸組)總載荷。地磅允許過(guò) 衡軸載與傳感器額定載荷、傳感器支點(diǎn)距離等因素有關(guān)。

　　實(shí)際選擇中，還要考慮傳感器的技術(shù)參數(shù)，尤其是 靈敏度。

　　 先分析下靈敏度的定義(現(xiàn)討論同靈敏度的 傳感器，以2mV/V為例)，額定載荷下，傳感器的大輸 出信號(hào)差(mV)與激勵(lì)電壓(V)的比值，單位是mV/V。其 意義在于傳感器和稱重儀表的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)化。

　　以QS系列稱重傳感器和XK3190-D9儀表為例來(lái)說(shuō)明。

　　QS-30T-A,靈敏度為2.0mV/V;D9儀表輸出激勵(lì)電 壓為8V。

　　可以計(jì)算，30t載荷狀態(tài)下，傳感器輸出差模信號(hào) [C/,(+)-t/,(-)] =2mV/Vx8V=1,6mV，同樣，20t、40t 等傳 感器額定載荷下的輸出均為1.6mV。

　　多傳感器使用時(shí)，把所有傳感器的輸出信號(hào)并入接 線盒中，由接線盒輸出兩根差模信號(hào)線(俗稱“進(jìn)機(jī)線”) 到儀表。為確定所選擇的傳感器是否正確，給出了下面 的計(jì)算公式。值得注意的是，進(jìn)機(jī)線的信號(hào)是多傳感器 信號(hào)平均值而非累加值。

　　秤體滿載時(shí)額定凈輸入信號(hào)(毫伏)£/ U^SxVxO/CxR

　　式中—秤體量程,kg;K^傳感器激勵(lì)電壓，V; 0——傳感器靈敏度，mV/V;C——傳感器量程(額定載 荷)，kg;ft——使用的傳感器數(shù)據(jù)，這里表示并聯(lián)電壓 回路數(shù)量。

　　當(dāng)L7儀表分度值>儀表輸人靈敏度時(shí).可判為合格。

　　二、顯示儀表的選擇

　　稱重儀表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：放大電路，A/D轉(zhuǎn)換、 單片機(jī)以及和單片機(jī)相連的控制面板、顯示部分、打 印部分和串型通訊部分。本文討論的是其模擬信號(hào)及 量化部分，即輸人信號(hào)和其中的放大電路、A/D部分的 關(guān)系。

　　1.集成運(yùn)算放大器

　　稱重儀表采用的放大器均為高精度集成運(yùn)放(如 OP177、OP277、MAX422等)，具有高分貝、低失調(diào)、低溫 漂、高共模抑制比等特點(diǎn)。傳感器輸出的差模信號(hào)正 與運(yùn)放的同相輸人端相連f/,,，負(fù)和運(yùn)放的反相輸人端 相連仏，運(yùn)放的同相與反相輸人電阻均為ft,,反饋電阻 Rf,則減法運(yùn)算后輸出電壓U0=(R3/R4*(Up-UN)，增益 AU=Rf/Rio調(diào)整反饋電阻使和A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)電 壓等相匹配。由于儀表中運(yùn)放采用幾乎固定的增益 和A/D模擬輸人信號(hào)范圍，根據(jù)上式得出儀表的大輸 人信號(hào)范圍f/,為：

　　U~Ur-U,= (A/D模擬信號(hào)范圍)/(運(yùn)放增益)

　　2.模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器

　　稱重儀表中多采用16位S-AA/D芯片，理論上能 把采集來(lái)的模擬信號(hào)(上面論述的(/„)作2V65536)等 份。以基準(zhǔn)電壓對(duì)照，每份模擬信號(hào)(A = 1/65536)對(duì)應(yīng) 個(gè)數(shù)字量，這樣就實(shí)現(xiàn)了模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能。在無(wú)其他 因素限制時(shí)，可以把A/D的輸出信號(hào)看成儀表內(nèi)碼的變 換范圍。

　　把運(yùn)放和A/D放在起考慮，不難得出以下結(jié)論：

　　儀表的A/D可以看成是等分其額定輸人信號(hào)范圍 的。實(shí)際使用中的輸人信號(hào)往往很難接近其額定輸人 信號(hào)，甚至有的達(dá)不到儀表輸人信號(hào)范圍的半，這樣 不利于整個(gè)產(chǎn)品的準(zhǔn)確度，也浪費(fèi)了儀表的資源。當(dāng)然， 有用信號(hào)被等分得越多越好，這樣可以提高產(chǎn)品的準(zhǔn)確 度和可調(diào)性。

　　三、實(shí)例選配

　　現(xiàn)在以SCs-40地磅為例來(lái)說(shuō)明如何合理選配。

　　要求解析:衡器的大秤量值為40t，單節(jié)，4傳感器。

　　按要求，現(xiàn)在傳感器中可以選配的有101、151、201。

　　1.傳感器選配10t 10tx4=40t

　　理論上可行，正好*利用，但是考慮到秤體自重 及汽車的沖力、超載等因素，我們不能選用可能超出額 定載荷的傳感器。

　　2.傳感器選配15t 15tx4=60t>40t

　　60tx70%=42t>40t (此處也為臨界狀態(tài)，由于70%為 安全使用系數(shù)，此處可以通過(guò))。

　　(40000kgx8Vx2mV/V)/ (15000kgx4)=10mV C3等分度數(shù)為3_

　　則 10mV/3000=3.33ixWd 這里取f/=8V

　　3.33ixV/d在現(xiàn)有多數(shù)儀表的輸人靈敏度指標(biāo)內(nèi)，可 以選用。

　　傳感器選配20t 20tx4=80t>40t 80tx70%=56t>40t

　　(40000kgx8Vx2mV/V)/(20000kgx4) =8mV C3等分度數(shù)為3000 貝 ij8mV/3000=2.67ixWd 這里取f/=8V

　　2.67jtV/d在現(xiàn)有多數(shù)儀表的輸人靈敏度指標(biāo)內(nèi)，可 以選用。

　　綜合考慮上述第2節(jié)~第3節(jié)，第2節(jié)中大凈輸人 信號(hào)為10mV，第3節(jié)中大凈輸人信號(hào)為8mV，即第2 節(jié)中有用信號(hào)要多些。儀表的凈輸人信號(hào)范圍和反 相輸人模信號(hào)均大于第2節(jié)~第3節(jié)的范圍(般反相 輸人略小于同相輸人的值)。但是第2節(jié)對(duì)儀表的利用 率要比第3節(jié)高些，即內(nèi)碼的識(shí)別能力要好些。同 理，應(yīng)盡量選擇信號(hào)范圍接近傳感器信號(hào)變化木值 的儀表。

　　根據(jù)以上分析，我們用15t傳感器。當(dāng)然，如果暫時(shí) 沒(méi)有15t傳感器，20t的也可以，但不要選擇額定載荷更 大的傳感器(如30t、40t)，因?yàn)槟菢訒?huì)減少可調(diào)性和儀 表的準(zhǔn)確度，給檢秤工作帶來(lái)不必要的麻煩。

　　在通常的情況下，衡器的配置由任務(wù)來(lái)確定，稱重 技術(shù)的可行性將影響的設(shè)計(jì)方案。對(duì)傳感器和顯 示儀表技術(shù)性的深人理解，對(duì)選配高質(zhì)量的衡器有很大 的幫助。