地磅用称重传感器及显示仪表的选择

一、传感器的选择

一般来说，多大吨位的秤就应该选择多大吨位的传 感器。但是在实际应用中，通常规定静态时衡器的最大 载荷为：

静态时衡器的最大载荷=70%)传感器的额定载荷X 传感器的个数

这是由于秤体自重的存在和动态时汽车上秤的振 动、冲击、偏载等原因，使部分传感器瞬时承受比实际载 荷多出10%_40%的重量，有时甚至超出传感器的额定 载荷，使当次称量的准确度下降。为了使传感器在额定 载荷内工作，可以人为规定70%的系数。规定一个上限， 有助于提高秤体的准确性。表1为允许过衡车辆的轴载。

表1允许过衡车辆的轴载

轴载指汽车后轴含轴组）总载荷。汽车衡允许过 衡轴载与传感器额定载荷、传感器支点距离等因素有关。

实际选择中’还要考虑传感器的技术参数，尤其是灵敏度。

首先分析一下灵敏度的定义现讨论同一灵敏度的 传感器，以2mV/V为例），额定载荷下，传感器的最大输 出信号差mV)与激励电压V)的比值，单位是mV/V。其 意义在于传感器和称重仪表的标准化、统一化。

以QS系列称重传感器和XK3190-D9仪表为例来说明。

QS-30T-A，灵敏度为2.0mV/V;D9仪表输出激励电 压为8V。

可以计算，30t载荷状态下，传感器输出差模信号 Ui +)-Ui - )=2mV/V)V=1.6mV，同样，20t、40t 等传 感器额定载荷下的输出均为1.6mV。

多传感器使用时，把所有传感器的输出信号并入接 线盒中，由接线盒输出两根差模信号线俗称进机线” 到仪表。为确定所选择的传感器是否正确，给出了下面 的计算公式。值得注意的是，进机线的信号是多传感器 信号平均值而非累加值。

秤体满载时额定净输入信号毫伏)U U=SXVX3/CXl

式中:S?秤体量程，kg V?传感器激励电压’ V; O??传感器灵敏度，mV/VC————传感器量程额定载 荷），kg;R?使用的传感器数据，这里表示并联电压 回路数量。

当U/仪表分度值 > 仪表输入灵敏度时，可判为合格。

二、显示仪表的选择

称重仪表的内部结构包括：放大电路、A/D转换、 单片机以及和单片机相连的控制面板、显示部分、打 印部分和串型通讯部分。本文讨论的是其模拟信号及 量化部分，即输入信号和其中的放大电路、A/D部分的 关系。

1.集成运算放大器

称重仪表采用的放大器均为高精度集成运放如 OP177、OP277、MAX422等），具有高分贝、低失调、低温 漂、高共模抑制比等特点。传感器输出的差模信号正极 与运放的同相输入端相连Up，负极和运放的反相输入端 相连UN，运放的同相与反相输入电阻均为艮，反馈电阻 Rf，则减法运算后输出电压廿。=Rf/R^XUp-UN)，增益 Av=Rf/Ri。调整反馈电阻使U。和A/D转换器的模拟信号电 压等级相匹配。由于仪表中运放采用几乎固定的增益 和A/D模拟输入信号范围，根据上式得出仪表的最大输 入信号范围^为：

u,=Up- Un= A/d模拟信号范围)/运放增益）

2.模拟-数字转换器

称重仪表中多采用16位S- AAD芯片，理论上能 把采集来的模拟信号上面论述的U)作216 65536)等 份。以基准电压对照，每一份模拟信号&=1/65536)对应 一个数字量，这样就实现了模数转换的功能。在无其他 因素限制时，可以把A/D的输出信号看成仪表内码的变 换范围。

把运放和A/D放在一起考虑，不难得出以下结论：

仪表的A/D可以看成是等分其额定输入信号范围 的。实际使用中的输入信号往往很难接近其额定输入 信号，甚至有的达不到仪表输入信号范围的一半，这样 不利于整个产品的准确度，也浪费了仪表的资源。当然, 有用信号被等分得越多越好，这样可以提高产品的准确 度和可调性。

三、实例选配

现在以SCS>40地磅为例来说明如何合理选配。

要求解析:衡器的最大秤量值为40t，单节，4传感器。

按要求，现在传感器中可以选配的有101151201

传1.感器选配10t 10tX4=40t

理论上可行，正好完全利用，但是考虑到秤体自重 及汽车的冲力、超载等因素，我们不能选用可能超出额 定载荷的传感器。

2.传感器选配15t 15tX4=60t>40t

60tX70%=42t>40t此处也为临界状态，由于70%为 安全使用系数，此处可以通过）。

40000kg X^V>2mV/V)/ 15000kg Xt)=10mV C3等级分度数为3000 则 10mV/3000=3.33 uV/d 这里取U=8V

3.33 uV/d在现有多数仪表的输入灵敏度指标内，可 以选用。

3.传感器选配20t 20tX4=80t>40t 80tX70%=56t>40t

40000kgX^V>2mV/V)/ 20000kgXO=8mV C3等级分度数为3000 贝ij8mV/3000=2.67 uV/d 这里取U=8V

2.67 uV/d在现有多数仪表的输入灵敏度指标内，可 以选用。

综合考虑上述第2节-第3节，第2节中最大净输入 信号为10mV，第3节中最大净输入信号为8mV，即第2 节中有用信号要多一些。仪表的净输入信号范围和反 相输入模信号均大于第2节-第3节的范围一般反相 输入略小于同相输入的值）。但是第2节对仪表的利用 率要比第3节高一些，即内码的识别能力要好一些。同 理，应尽量选择信号范围接近传感器信号变化最大值 的仪表。

根据以上分析，我们用15t传感器。当然，如果暂时 没有15t传感器，20t的也可以，但不要选择额定载荷更 大的传感器如30t、40t)，因为那样会减少可调性和仪 表的准确度，给检秤工作带来不必要的麻烦。

在通常的情况下，衡器的配置由任务来确定，称重 技术的可行性将影响最终的设计方案。对传感器和显 示仪表技术性的深入理解，对选配高质量的衡器有很大 的帮助。