浅谈汽车衡传感器的原理及应用
电子汽车衡器又称电子地磅,也被称为地磅,英文为Electronic scale,是厂矿、商家等用于大宗货物计量的主要称重设备。在二十世纪80年代之前常见的电子地磅一般是杠杆原理纯利用机械构造的机械式电子地磅,也称作机械地磅。二十世纪80年代中期,随着高精度称重传感器技术的日趋成熟,机械式地磅逐渐被精度高、稳定性好、操作方便的电子电子地磅所取代。
电子汽车衡是测量大型货物的主要仪器,汽车衡也被称为机械衡,随着时代的发展,高精度称重传感器技术的日渐成熟,机械地磅逐渐获得了较高的精度和稳定性,因此,汽车衡被性能良好且易于操作的电子汽车衡所取代,电子汽车衡也可以说是汽车衡的二代产品,电子汽车衡是使用应变测量原理来测量重量的,通过应变计连接到称重传感器的弹性体上,形成惠斯通电桥,当负载为空时,电桥处于平衡状态,输出为零,当弹性体处于负载状态时,每个应变仪将生成与负载成比例的应变值,以便电子汽车衡可以根据输出电压检测外部负载数据。
上世纪八十年代前,汽车衡主要利用杠杆原理工作,也就是我们所说的机械式汽车衡。随着科技的发达,传感技术的发展使得汽车衡的测量精度比简单的机械汽车衡更加精准,而且也更加方便。电子汽车衡根据物体承受载荷的不同,各应变计根据载荷发生变化,因此我们可以看到不同数据。由此一来,电子汽车衡越来越多的被人们选择和使用,成为汽车衡中的中流砥柱。
电子汽车衡由三个主要部分组成:
1:电子汽车衡的秤体:电子汽车衡的秤体通常由模块化部件组成,这些部件连接在一起成为称重平台所需的长度。
2:显示操作终端:也称为终端仪表,是电子汽车衡的控制面板,通常,可以用作其他外部设备的连接点。
3:数据线:将信号从称重传感器传输到电子汽车衡终端的线缆。
汽车衡构成和工作原理:
1:系统构成。SCS全电子汽车衡主要由称重显示仪表、称重传感器、秤体等三大部分构成。其中,秤体是被称物体与转换元件之间的机械传力复位系统,包括接受被称物体载荷的承载器、传力复位机构、限位装景等,是汽车衡的主要承载部件。起到了承受物体重量的作用。秤台和传力机构负责将物体的重量准确的传递给称重传感器。称重传感器位于秤台和基础之间。将被称物体的重量按一定的函数关系转换为相应的电信号,通过接线盒信号电缆输出到称重显示仪表。经处理后仪表直接显示被称物体的重量。
2:工作原理。当称重物体或载重汽车停放在秤台上,载荷通过秤体将重量传递给称重传感器,称重传感器将重量转换为相应的mV级电信号。该信号经前置放大、滤波、A/D转换。由微处理器(单片机)对信号处理后,数字显示部位直接显示称重值。
汽车衡现场使用和调试:
以全电子汽车衡为例。我国称重传感器的现场使用和调试中主要存在下列几种情况:地基和秤体的处理,传感器选择,标定以及角差的调节,传感器的各类故障检测和排除,称重仪表的选择和故障检测等。
1:汽车衡传感器的准确度等级
R60《称重传感器》建议将传感器分为四个准确度等级:A、B级、C级、D级。确定准确度等级的传感器最大分度数以1000为单位表示。
2:汽车衡地基和秤体的处理
SCS全电子汽车衡的基础结构分为无基坑和浅基坑两种,施工中应满足下列要求:基础的地耐力不低于98KPa;基础必须挖到冻土层以下:有必要有排水沟道的必须修排水沟道。磅房内必须设置一根接地桩,接地电阻必须小于4欧姆。
对于配置防浪涌保护装置的汽车衡和配置防爆装置的汽车衡有更加严格的要求。基础施工时必须严格按照提供的指标完成,否则将达不到防浪涌保护和防爆的要求。
秤体安装中应注意的问题是安装限位螺栓和调整限位间隙。安装时必须做到限位间隙达到2-3mm,然后必须拧紧螺母。传感器的安装必须遵循传感器厂家提供的安装方法。安装好的秤台用水准仪检查是否水平。同时检查和校正秤台四周的间隙,使之达到安装要求。
3:汽车衡传感器选择
称重传感器在选用时要考虑到很多因素。实际的使用当中要从下列几个因素考虑。另外,称重传感器的灵敏度、最大分度数、最小检定分度值等也是传感器选用中必须考虑的指标
3.1:使用环境。称重传感器实际上是一种将质量信号转换成可测量的电信号输出装置。用传感器先要考虑传感器所处的实际工作环境,这点对于正确选用传感器至关重要,它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命,乃至整个衡器的可靠性和安全性。一般情况下,高温环境对传感器造成涂覆材料融化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题;粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响;在腐蚀性较高的环境下会造成传感器弹性体受损或产生短路现象:电磁场对传感器输出会产生干扰。相应的环境因素下我们必须选择对应的传感器才能满足必要的称重要求。
3.2:汽车衡传感器的数量和量程。传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数(支撑点数应根据秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定)而定。一般来说秤体有几个支撑点就选用几只传感器。
传感器的量程选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体自重、可产生的最大偏载及动载因素综合评价来决定。一般来讲,传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷,其称量的准确度就越高。但是在实际的使用当中,由于加在传感器上的载荷除被称物体外,还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷,因此选用传感器时。要考虑诸多方面的因素,保证传感器的安全和寿命。
3.3:各种类型传感器的使用范围。传感器形式的选择主要取决于称重的类型和安装空间,保证安装合适,称重安全可靠;另一方面要考虑厂家的建议。
3.4:传感器的准确度等级选择。传感器的准确度等级包括传感器的非线性、蠕变、重复性、滞后、灵敏度等技术指标。在选用的时候不应该盲目追求高等级的传感器,应该考虑电子衡的准确度等级和成本。一般情况下,选用传感器的总精度为非线性、不重复性和滞后三项指标的之和的均方根值略高于秤的精度。