一、傳感器的選擇

一般來(lái)說(shuō)，多大噸位的秤就應(yīng)該選擇多大噸位的傳 感器。但是在實(shí)際應(yīng)用中，通常規(guī)定靜態(tài)時(shí)衡器的最大 載荷為：

靜態(tài)時(shí)衡器的最大載荷=70%)傳感器的額定載荷X 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(chē)上秤的振 動(dòng)、沖擊、偏載等原因，使部分傳感器瞬時(shí)承受比實(shí)際載 荷多出10%_40%的重量，有時(shí)甚至超出傳感器的額定 載荷，使當(dāng)次稱(chēng)量的準(zhǔn)確度下降。為了使傳感器在額定 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(guò)衡車(chē)輛的軸載。

表1允許過(guò)衡車(chē)輛的軸載

軸載指汽車(chē)后軸含軸組）總載荷。汽車(chē)衡允許過(guò) 衡軸載與傳感器額定載荷、傳感器支點(diǎn)距離等因素有關(guān)。

實(shí)際選擇中’還要考慮傳感器的技術(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 傳感器，以2mV/V為例），額定載荷下，傳感器的最大輸 出信號(hào)差mV)與激勵(lì)電壓V)的比值，單位是mV/V。其 意義在于傳感器和稱(chēng)重儀表的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。

以QS系列稱(chēng)重傳感器和XK3190-D9儀表為例來(lái)說(shuō)明。

QS-30T-A，靈敏度為2.0mV/V;D9儀表輸出激勵(lì)電 壓為8V。

可以計(jì)算，30t載荷狀態(tài)下，傳感器輸出差模信號(hào) Ui +)-Ui - )=2mV/V)V=1.6mV，同樣，20t、40t 等傳 感器額定載荷下的輸出均為1.6mV。

多傳感器使用時(shí)，把所有傳感器的輸出信號(hào)并入接 線盒中，由接線盒輸出兩根差模信號(hào)線俗稱(chēng)進(jìn)機(jī)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(jì)算公式。值得注意的是，進(jìn)機(jī)線的信號(hào)是多傳感器 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=SXVX3/CXl

式中:S?秤體量程，kg V?傳感器激勵(lì)電壓’ V; O??傳感器靈敏度，mV/VC————傳感器量程額定載 荷），kg;R?使用的傳感器數(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

稱(chēng)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(chēng)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)。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艮，反饋電阻 Rf，則減法運(yùn)算后輸出電壓廿。=Rf/R^XUp-UN)，增益 Av=Rf/Ri。調(diào)整反饋電阻使U。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)上式得出儀表的最大輸 入信號(hào)范圍^為：

u,=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(chēng)重儀表中多采用16位S- AAD芯片，理論上能 把采集來(lái)的模擬信號(hào)上面論述的U)作216 65536)等 份。以基準(zhǔn)電壓對(duì)照，每一份模擬信號(hào)&=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(wú)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地磅為例來(lái)說(shuō)明如何合理選配。

要求解析:衡器的最大秤量值為40t，單節(jié)，4傳感器。

按要求，現(xiàn)在傳感器中可以選配的有101151201

傳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(chē)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(tài)，由于70%為 安全使用系數(shù)，此處可以通過(guò)）。

40000kg X^V>2mV/V)/ 15000kg Xt)=10mV C3等級(jí)分度數(shù)為3000 則 10mV/3000=3.33 uV/d 這里取U=8V

3.33 uV/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.傳感器選配20t 20tX4=80t>40t 80tX70%=56t>40t

40000kgX^V>2mV/V)/ 20000kgXO=8mV C3等級(jí)分度數(shù)為3000 貝ij8mV/3000=2.67 uV/d 這里取U=8V

2.67 uV/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)中最大凈輸入 信號(hào)為10mV，第3節(jié)中最大凈輸入信號(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)范圍接近傳感器信號(hào)變化最大值 的儀表。

根據(jù)以上分析，我們用15t傳感器。當(dāng)然，如果暫時(shí) 沒(méi)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(lái)不必要的麻煩。

在通常的情況下，衡器的配置由任務(wù)來(lái)確定，稱(chēng)重 技術(shù)的可行性將影響最終的設(shè)計(jì)方案。對(duì)傳感器和顯 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。