汽車衡是人們廣泛應用的一種衡器，其中模擬式汽車衡應用最為廣泛。隨著技術的發展進步，近幾年湧現出越來越多的數字汽車衡。這種數字汽車衡由於傳感器和稱重顯示器之間采用RS485 串行通訊模式，從而導致傳感器上傳的稱重信息不是同一時刻的分擔重量，從而在應用時存在一些問題。本文從技術上剖析問題所在的根源，並提出一些解決措施，以供讀者分享。
    一、前言
    汽車衡作為對汽車車輛整車稱重的一種衡器，在市場上的應用非常普遍。在工礦企業、倉儲碼頭、工程施工現場等場合隨處可見，它已經是一種應用最為廣泛的計量器具，與人們的生產生活密不可分，已經成為人們生產生活中的基本工具，深入到人們的生活之中。它從安裝方式分為地上衡和地中衡，從傳感器的形式分為模擬式汽車衡和數字式汽車衡。其中模擬式汽車衡在市場上的應用最為廣泛，技術非常成熟。最近幾年日漸興起的數字汽車衡，隨著生產廠家的宣傳推廣及使用者的認可，應用也越來越廣。數字汽車衡和模擬汽車衡相比有很多優點，這裏不再贅述。但是，數字汽車衡電氣技術的發展正處在方興未艾的階段，並非十分的成熟，使用者並不知曉其設計存在一個非同時稱重的缺陷問題，這一點和傳統的模擬式汽車衡相比可以說是一個缺憾。下麵就該問題逐步展開分析，不對之處，懇請讀者賜教。
二、數字汽車衡的電氣結構
    在了解數字汽車衡的電氣結構之前，為了方便對比，首先了解一下傳統的模擬式汽車衡的電氣結構及其工作原理。
    支撐秤台的有若幹隻模擬式稱重傳感器，一般有4 隻、6 隻、8 隻、10 隻等，這些模擬傳感器引線接入模擬接線盒，模擬接線盒再與稱重顯示器通過電纜連接。模擬接線盒的作用是把幾隻模擬傳感器的引線並聯在一起接入稱重顯示器，並且在模擬接線盒上允許調整角差。從模擬傳感器到稱重顯示器之間是模擬信號接口。模擬式汽車衡的這種電氣結構形式，決定了傳感器的工作方式為同時稱重。
    下麵再來看數字汽車衡的電氣結構及工作原理。支撐秤台的有若幹隻數字稱重傳感器，一般有4 隻、6 隻、8 隻、10 隻等，每隻數字傳感器帶有自己的處理電路，由處理電路把傳感器輸出的模擬信號經過放大、濾波、模數轉換之後生產數字信號(原始內碼)，再通過RS485 串口按照約定的協議規則送給稱重顯示器。稱重顯示器每次完整收到一組每隻傳感器送來的稱重信息，把這些傳感器的輸出相加後計算一次重量。
    這些數字傳感器引線接入數字接線盒，數字接線盒再與稱重顯示器通過電纜連接。數字接線盒的作用是把幾隻數字傳感器的引線並聯在一起接入稱重顯示器。從數字傳感器到稱重顯示器之間一般采用RS485 總線串行通訊， 這樣， 在RS485 串行通訊總線上稱重顯示器作為主機，每隻數字傳感器作為從機，構成一主多從的結構形式。數字式汽車衡的這種電氣結構形式，決定了傳感器的工作方式為分離稱重，即各自稱重，由稱重顯示器組合相加得到總重。
    凡是一主多從的總線設備雙向通訊方式，通訊不能由從機主動發起，隻能由主機發起，從機被動應答。如果允許從機主動發送，則很有可能多個從機設備同時發送數據，造成總線上數據衝突，導致數據不能正確傳遞。
    正常通訊由主機首先發送指令信息，該指令信息中包含有從機設備地址。從機接收到指令信息後，要比對設備地址，如果和本機設備地址一致，則根據指令做出相應應答，把回送信息送到RS485 串行通訊總線上；如果和本機設備地址不一致，則本機不處理該指令，即不往RS485 串行通訊總線上回送信息。主機按照連接從機設備的數量逐個輪詢從機設備，循環往複，周而複始。這樣， 總線占用的時間被人為劃分開來， 使RS485 串行通訊狀態有序進行，互不影響，從而保證數據正確傳遞。
    就像十字路口的交通信號燈一樣，車輛根據信號燈的狀態遵章行駛，就不會造成衝突，不會造成擁堵。相反，如果車輛都不根據信號燈行駛，隻管往前衝，勢必發生衝突。這裏，RS485 通訊總線的主機就相當於信號燈，是主動的，是交通能否行駛的發起者，RS485 通訊總線的從機就相當於車輛，是被動的。
    三、存在問題
    從上麵的結構形式可以清楚地看出，對於模擬式汽車衡，稱重顯示器取到的稱重信號是每隻傳感器的同一時刻的輸出。
    同時我們可以明顯地看出，對於數字汽車衡，同一個秤台的若幹隻數字傳感器的稱重信息不是同時傳送給稱重顯示器的，是分時的，這樣就存在一個時間差。稱重顯示器每輪詢一遍數字傳感器得到的稱重信息最終組合運算生成一次重量信息，因為每隻數字傳感器上傳的稱重信息存在時間差，所以稱重顯示器每次計算出來的重量並不是同一時刻的重量，這樣就導致結果有一定的誤差。若使稱重顯示器取到較為準確的重量，則必須使每隻傳感器的受力保持足夠平衡穩定，這樣重量穩定的時間就拉長了。因為傳感器在不同時刻受力不到足夠平衡穩定狀態，所以稱重顯示器在短時間內取到的重量誤差偏大。
    一個秤台由若幹隻數字傳感器共同承擔，當車輛完全上到秤台上時，秤台和車輛的重力並不是均勻地分配在每隻傳感器上，但同一時刻所有傳感器承擔重量之和是一定的(即車輛總重)。重力在每隻傳感器上的分配是動態變化的，當某一隻傳感器在某一時刻的受力減小時，由於總力一定，則減小的重力被分配到其它傳感器上。受力分配關係可以用下式來表達：
    f 車重=f1+f2+…+fn
    其中f 車重為車輛總重量，f1 為第1 隻傳感器的受力，f2 為第2 隻傳感器的受力，fn 為第n 隻傳感器的受力。
    一般RS485 總線的通訊波特率采用9600bps，不同廠家的可能存在差異。假設一台數字汽車衡有n 隻數字傳感器(其中n=4、6、8、10、…)，主機(稱重顯示器)查詢每隻傳感器的時間周期為20ms，則查詢一遍的時間周期為(n×20)ms，當n=4 時，則查詢一遍的時間周期為80ms；當n=6時，查詢一遍的時間周期為120ms；當n=8 時，查詢一遍的時間周期為160ms；當n=10 時，查詢一遍的時間周期為200ms。可見，時序差異還是相當大的。
    假定RS485 串行通訊協議十分精簡，主機(稱重顯示器)查詢每隻傳感器的時間周期為10ms，則查詢一遍的時間周期為(n×10)ms，當n=4 時，則查詢一遍的時間周期為40ms；當n=6 時，查詢一遍的時間周期為60ms；當n=8 時，查詢一遍的時間周期為80ms；當n=10 時，查詢一遍的時間周期為100ms。可見，時序差異還是蠻大的。
    這種時間差異，就是導致短時間內重量偏差較大的原因。要得到準確的重量，除非保持較長時間的秤台和車輛的足夠平衡穩定。
    所以，為了取值準確、迅速，從技術角度上解決問題，應當考慮取到同一時刻的重量。這樣，在數字傳感器的數字模塊上軟件處理時應當進行同步時序處理，使上傳的數據是在同一時刻取到的重量數據。從而使數字汽車衡的性能完全優於模擬式汽車衡。
    四、應用分析
    針對上麵分析存在的問題，我們在應用數字汽車衡的時候必須注意使用場合。在靜態稱重的場合可以正常使用，無非是稱重穩定時間可能會拉長一些，隻要有足夠的穩定時間，稱量準確度是可以保證的，一般的商用秤要求的OIML Ⅲ 級秤的標準完全可以達到。
    但是，在動態稱重的場合，比如在公路上使用的計重收費係統或超限檢測係統，在使用中要求動態稱重，則會帶來意想不到的偏差，從而使動態稱重的準確度嚴重降低。因為，在車輛動態行進過程中，由於車輛自身振蕩的原因、車輛加減速的原因及秤台機械形變的原因，分配在每隻傳感器上的重量會比靜態稱重情況下波動更大，從而導致動態偏差更大。

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