電子計數(shù)臺秤稱重技術(shù)的可行性將影響zui終的設(shè)計方案 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。但是在實際應(yīng)用中，通常規(guī)定靜態(tài)時衡器的zui大 載荷為： 靜態(tài)時衡器的zui大載荷=70%×稱重傳感器的額定載荷×稱重傳感器的個數(shù)這是由于秤體自重的存在和動態(tài)時汽車上秤的振動、沖擊、偏載等原因，使部分稱重傳感器瞬時承受比實際載荷多出10%——40%的重量，有時甚至超出稱重傳感器的額定載荷，使當(dāng)次稱量的準確度下降。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)定一個上限，有助于提高秤體的準確性。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、稱重傳感器支點距離等因素有關(guān)。 實際選擇中，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大輸出信號差（mV）與激勵電壓（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準化、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儀表輸出激勵電壓為8V?？梢杂嬎?，30t載荷狀態(tài)下，稱重傳感器輸出差模信號〔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，把所有電子計數(shù)臺秤稱重傳感器的輸出信號并入接線盒中，由接線盒輸出兩根差模信號線（俗稱“進機線”）到儀表。為確定所選擇的稱重傳感器是否正確，給出了下面的計算公式。值得注意的是，進機線的信號是多稱重傳感器信號平均值而非累加值。秤體滿載時額定凈輸入信號（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，可判為合格。 二、顯示儀表的選擇 電子計數(shù)臺秤稱重儀表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：放大電路、A/D 轉(zhuǎn)換、單片機以及和單片機相連的控制面板、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及量化部分，即輸入信號和其中的放大電路、A/D 部分的 關(guān)系。 1.集成運算放大器 稱重儀表采用的放大器均為高精度集成運放（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。稱重傳感器輸出的差模信號正極與運放的同相輸入端相連UP，負極和運放的反相輸入端相連UN，運放的同相與反相輸入電阻均為Ri，反饋電阻Rf，則減法運算后輸出電壓Uo=（Rf /Ri）×（UP- UN），增益Av=Rf /Ri。調(diào)整反饋電阻使Uo和A/D轉(zhuǎn)換器的模擬信號電壓等級相匹配。由于儀表中運放采用幾乎固定的增益和A/D模擬輸入信號范圍，根據(jù)上式得出儀表的zui大輸入信號范圍Ui為： Ui=UP- UN=（A/D 模擬信號范圍）/（運放增益） 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（上面論述的Uo）作216（65536）等份。以基準電壓對照，每一份模擬信號（Δ=1/65536）對應(yīng)一個數(shù)字量，這樣就實現(xiàn)了模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能。在無其他因素限制時，可以把A/D的輸出信號看成儀表內(nèi)碼的變換范圍。把運放和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范圍的。實際使用中的輸入信號往往很難接近其額定輸入信號，甚至有的達不到儀表輸入信號范圍的一半，這樣不利于整個產(chǎn)品的準確度，也浪費了儀表的資源。當(dāng)然，有用信號被等分得越多越好，這樣可以提高產(chǎn)品的準確 度和可調(diào)性。 三、實例選配 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)在電子計數(shù)臺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大凈輸入信號為10mV，第3節(jié)中zui大凈輸入信號為8mV，即第2節(jié)中有用信號要多一些。儀表的凈輸入信號范圍和反相輸入模信號均大于第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)對儀表的利用率要比第3節(jié)高一些，即內(nèi)碼的識別能力要好一些。同理，應(yīng)盡量選擇信號范圍接近稱重傳感器信號變化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），因為那樣會減少可調(diào)性和儀表的準確度，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，電子計數(shù)臺秤稱重技術(shù)的可行性將影響zui終的設(shè)計方案。對稱重傳感器和稱重顯示儀表技術(shù)性的深入理解，對選配高質(zhì)量的衡器有很大的幫助。 |
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