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電子汽車衡用稱重傳感器及顯示儀表的選擇

發布時間:2022-01-04 15:18:33 |來源:網絡轉載

一般來說,多大噸位的秤就應該選擇多大噸位的稱重傳感器。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%×稱重傳感器的額定載荷×稱重傳感器的個數這是由於秤體自重的存在和動態時汽車上秤的振動、衝擊、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,使當次稱量的準確度下降。為了使稱重傳感器在額定載荷內工作,可以人為規定70%的係數。規定一個上限,有助於提高秤體的準確性。
軸載指汽車後軸(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。
實際選擇中,還要考慮稱重傳感器的技術參數,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稱重傳感器,以2mV/V為例),額定載荷下,稱重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。其意義在於稱重傳感器和稱重儀表的標準化、統一化。以QS係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。可以計算,30t載荷狀態下,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,把所有稱重傳感器的輸出信號並入接線盒中,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,給出了下麵的計算公式。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。秤體滿載時額定淨輸入信號(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據,這裏表示並聯電壓回路數量。當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製麵板、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
關係。
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、低溫漂、高共模抑製比等特點。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,則減法運算後輸出電壓Uo=(Rf /Ri)×(UP- UN),增益Av=Rf /Ri。調整反饋電阻使Uo和A/D轉換器的模擬信號電壓等級相匹配。由於儀表中運放采用幾乎固定的增益和A/D模擬輸入信號範圍,根據上式得出儀表的最大輸入信號範圍Ui為:
Ui=UP- UN=(A/D 模擬信號範圍)/(運放增益)
2.模擬- 數字轉換器
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(上麵論述的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。在無其他因素限製時,可以把A/D的輸出信號看成儀表內碼的變換範圍。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範圍的。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範圍的一半,這樣不利於整個產品的準確度,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電子汽車衡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稱重傳感器。按要求,現在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,正好完全利用,但是考慮到秤體自重及汽車的衝力、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,由於70%為安全使用係數,此處可以通過)。(40000kg×8V×2mV/V)/(15000kg×4)=10mVC3等級分度數為3000則10mV/3000=3.33μV/d這裏取U=8V
3.33μV/d在現有多數儀表的輸入靈敏度指標內,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等級分度數為3000則8mV/3000=2.67μV/d這裏取U=8V
2.67μV/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節~第3節,第2節中最大淨輸入信號為10mV,第3節中最大淨輸入信號為8mV,即第2節中有用信號要多一些。儀表的淨輸入信號範圍和反相輸入模信號均大於第2節~第3節的範圍(一般反相輸入略小於同相輸入的值)。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,應盡量選擇信號範圍接近稱重傳感器信號變化最大值的儀表。
根據以上分析,我們用15t稱重傳感器。當然,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。對稱重傳感器和稱重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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