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地磅用稱重傳感器及顯示儀表的選擇

時間:2019-01-08 02:10:55   點擊數:

一、傳感器的選擇

一般來說,多大噸位的秤就應該選擇多大噸位的傳 感器。但是在實際應用中,通常規定靜態時衡器的最大 載荷為:

靜態時衡器的最大載荷=70%)傳感器的額定載荷X 傳感器的個數

這是由于秤體自重的存在和動態時汽車上秤的振 動、沖擊、偏載等原因,使部分傳感器瞬時承受比實際載 荷多出10%_40%的重量,有時甚至超出傳感器的額定 載荷,使當次稱量的準確度下降。為了使傳感器在額定 載荷內工作可以人為規定70%的系數。規定一個上限 有助于提高秤體的準確性。表1為允許過衡車輛的軸載。

1允許過衡車輛的軸載

規格

....

SCS-10

SCS-20

SCS-30

SCS-50-60

SCS-80- 100

允許軸

錢⑴

7

12

20

25

30

 

軸載指汽車后軸含軸組總載荷。汽車衡允許過 衡軸載與傳感器額定載荷、傳感器支點距離等因素有關。

實際選擇中還要考慮傳感器的技術參數,尤其是靈敏度。

首先分析一下靈敏度的定義現討論同一靈敏度的 傳感器,以2mV/V為例),額定載荷下,傳感器的最大輸 出信號差mV)與激勵電壓V)的比值,單位是mV/V 意義在于傳感器和稱重儀表的標準化、統一化。

QS系列稱重傳感器和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

可以計算,30t載荷狀態下,傳感器輸出差模信號 Ui +)-Ui - )=2mV/V)V=1.6mV同樣,20t40t 等傳 感器額定載荷下的輸出均為1.6mV

多傳感器使用時,把所有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=SXVX3/CXl

式中:S?秤體量程kg V?傳感器激勵電壓 V; O??傳感器靈敏度,mV/VC————傳感器量程額定載 ),kg;R?使用的傳感器數據,這里表示并聯電壓 回路數量。

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

稱重儀表的內部結構包括:放大電路、A/D轉換、 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 OP177OP277MAX422等),具有高分貝、低失調、低溫 漂、高共模抑制比等特點。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艮,反饋電阻 Rf則減法運算后輸出電壓廿。=Rf/R^XUp-UN)增益 Av=Rf/Ri調整反饋電阻使UA/D轉換器的模擬信號電 壓等級相匹配。由于儀表中運放采用幾乎固定的增益 A/D模擬輸入信號范圍,根據上式得出儀表的最大輸 入信號范圍^為:

u,=Up- Un= A/d模擬信號范圍)/運放增益)

2.模擬-數字轉換器

稱重儀表中多采用16S- AAD芯片,理論上能 把采集來的模擬信號上面論述的U)216 65536) 份。以基準電壓對照,每一份模擬信號&=1/65536)對應 一個數字量,這樣就實現了模數轉換的功能。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 不利于整個產品的準確度,也浪費了儀表的資源。當然, 有用信號被等分得越多越好,這樣可以提高產品的準確 度和可調性。

三、實例選配

現在以SCS>40地磅為例來說明如何合理選配

要求解析:衡器的最大秤量值為40t單節,4傳感器。

按要求,現在傳感器中可以選配的有101151201

1.感器選配10t 10tX4=40t

理論上可行,正好完全利用,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,由于70%為 安全使用系數,此處可以通過

40000kg X^V>2mV/V)/ 15000kg Xt)=10mV C3等級分度數為3000  10mV/3000=3.33 uV/d 這里取U=8V

3.33 uV/d在現有多數儀表的輸入靈敏度指標內,可 以選用。

3.傳感器選配20t 20tX4=80t>40t 80tX70%=56t>40t

40000kgX^V>2mV/V)/ 20000kgXO=8mV C3等級分度數為3000 ij8mV/3000=2.67 uV/d 這里取U=8V

2.67 uV/d在現有多數儀表的輸入靈敏度指標內,可 以選用。

綜合考慮上述第2-3節,第2節中最大凈輸入 信號為10mV3節中最大凈輸入信號為8mV即第2 節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2-3節的范圍一般反相 輸入略小于同相輸入的值。但是第2節對儀表的利用 率要比第3節高一些,即內碼的識別能力要好一些。同 理,應盡量選擇信號范圍接近傳感器信號變化最大值 的儀表。

根據以上分析我們用15t傳感器。當然,如果暫時 沒有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30t40t)因為那樣會減少可調性和儀 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,衡器的配置由任務來確定,稱重 技術的可行性將影響最終的設計方案。對傳感器和顯 示儀表技術性的深入理解,對選配高質量的衡器有很大 的幫助


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