電子計(jì)數(shù)臺(tái)秤稱重技術(shù)的可行性將影響zui終的設(shè)計(jì)方案 一、稱重傳感器的選擇 一般來說，多大噸位的秤就應(yīng)該選擇多大噸位的稱重傳感器。但是在實(shí)際應(yīng)用中，通常規(guī)定靜態(tài)時(shí)衡器的zui大 載荷為： 靜態(tài)時(shí)衡器的zui大載荷=70%×稱重傳感器的額定載荷×稱重傳感器的個(gè)數(shù)這是由于秤體自重的存在和動(dòng)態(tài)時(shí)汽車上秤的振動(dòng)、沖擊、偏載等原因，使部分稱重傳感器瞬時(shí)承受比實(shí)際載荷多出10%——40%的重量，有時(shí)甚至超出稱重傳感器的額定載荷，使當(dāng)次稱量的準(zhǔn)確度下降。為了使稱重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)定一個(gè)上限，有助于提高秤體的準(zhǔn)確性。表1為允許過衡車輛的軸載。 軸載指汽車后軸（含軸組）總載荷。汽車衡允許過衡軸載與稱重傳感器額定載荷、稱重傳感器支點(diǎn)距離等因素有關(guān)。 實(shí)際選擇中，還要考慮稱重傳感器的技術(shù)參數(shù)，尤其是靈敏度。 首先分析一下靈敏度的定義（現(xiàn)討論同一靈敏度的稱重傳感器，以2mV/V為例），額定載荷下，稱重傳感器的zui大輸出信號(hào)差（mV）與激勵(lì)電壓（V）的比值，單位是mV/V。其意義在于稱重傳感器和稱重儀表的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。以QS系列稱重稱重傳感器和XK3190-D9儀表為例來說明。 QS-30T-A，靈敏度為2.0mV/V；D9儀表輸出激勵(lì)電壓為8V?？梢杂?jì)算，30t載荷狀態(tài)下，稱重傳感器輸出差模信號(hào)〔Ui（+）- Ui（- ）〕=2mV/V×8V=1.6mV，同樣，20t、40t 等稱重傳感器額定載荷下的輸出均為1.6mV。多稱重傳感器使用時(shí)，把所有電子計(jì)數(shù)臺(tái)秤稱重傳感器的輸出信號(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。為確定所選擇的稱重傳感器是否正確，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)是多稱重傳感器信號(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 U=S×V×O/C×R 式中：S——秤體量程，kg；V——稱重傳感器激勵(lì)電壓，V；O——稱重傳感器靈敏度，mV/V；C——稱重傳感器量程（額定載荷），kg；R——使用的稱重傳感器數(shù)據(jù)，這里表示并聯(lián)電壓回路數(shù)量。當(dāng)U/儀表分度值>儀表輸入靈敏度時(shí)，可判為合格。 二、顯示儀表的選擇 電子計(jì)數(shù)臺(tái)秤稱重儀表的內(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，即輸入信號(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)。稱重傳感器輸出的差模信號(hào)正極與運(yùn)放的同相輸入端相連UP，負(fù)極和運(yùn)放的反相輸入端相連UN，運(yùn)放的同相與反相輸入電阻均為Ri，反饋電阻Rf，則減法運(yùn)算后輸出電壓Uo=（Rf /Ri）×（UP- UN），增益Av=Rf /Ri。調(diào)整反饋電阻使Uo和A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號(hào)電壓等級(jí)相匹配。由于儀表中運(yùn)放采用幾乎固定的增益和A/D模擬輸入信號(hào)范圍，根據(jù)上式得出儀表的zui大輸入信號(hào)范圍Ui為： Ui=UP- UN=（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Σ- ΔA/D 芯片，理論上能把采集來的模擬信號(hào)（上面論述的Uo）作216（65536）等份。以基準(zhǔn)電壓對(duì)照，每一份模擬信號(hào)（Δ=1/65536）對(duì)應(yīng)一個(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放在一起考慮，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入信號(hào)范圍的。實(shí)際使用中的輸入信號(hào)往往很難接近其額定輸入信號(hào)，甚至有的達(dá)不到儀表輸入信號(hào)范圍的一半，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電子汽車衡為例來說明如何合理選配。要求解析：衡器的zui大秤量值為40t，單節(jié)，4稱重傳感器。按要求，現(xiàn)在電子計(jì)數(shù)臺(tái)秤稱重傳感器中可以選配的有10t、15t、20t。 1.稱重傳感器選配10t 10t×4=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稱重傳感器。 2.稱重傳感器選配15t 15t×4=60t>40t 60t×70%=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）。（40000kg×8V×2mV/V）/（15000kg×4）=10mVC3等級(jí)分度數(shù)為3000則10mV/3000=3.33μV/d這里取U=8V 3.33μV/d在現(xiàn)有多數(shù)儀表的輸入靈敏度指標(biāo)內(nèi)，可以選用。 3.稱重傳感器選配20t 20t×4=80t>40t 80t×70%=56t>40t （40000kg×8V×2mV/V）/（20000kg×4）=8mVC3等級(jí)分度數(shù)為3000則8mV/3000=2.67μV/d這里取U=8V 2.67μV/d在現(xiàn)有多數(shù)儀表的輸入靈敏度指標(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zui大凈輸入信號(hào)為10mV，第3節(jié)中zui大凈輸入信號(hào)為8mV，即第2節(jié)中有用信號(hào)要多一些。儀表的凈輸入信號(hào)范圍和反相輸入模信號(hào)均大于第2節(jié)——第3節(jié)的范圍（一般反相輸入略小于同相輸入的值）。但是第2節(jié)對(duì)儀表的利用率要比第3節(jié)高一些，即內(nèi)碼的識(shí)別能力要好一些。同理，應(yīng)盡量選擇信號(hào)范圍接近稱重傳感器信號(hào)變化zui大值的儀表。 根據(jù)以上分析，我們用15t稱重傳感器。當(dāng)然，如果暫時(shí)沒有15t稱重傳感器，20t的也可以，但不要選擇額定載荷更大的稱重傳感器（如30t、40t），因?yàn)槟菢訒?huì)減少可調(diào)性和儀表的準(zhǔn)確度，給檢秤工作帶來不必要的麻煩。 在通常的情況下，衡器的配置由任務(wù)來確定，電子計(jì)數(shù)臺(tái)秤稱重技術(shù)的可行性將影響zui終的設(shè)計(jì)方案。對(duì)稱重傳感器和稱重顯示儀表技術(shù)性的深入理解，對(duì)選配高質(zhì)量的衡器有很大的幫助。 |
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