小议地磅数字式与模拟式称重传感器的区别
文章提出了地磅数字式和模拟式称重传感器的区别,用户可根据实际安装环境条件,选择适合自己使用的传感器。
称重传感器是电子称重的核心传力部件,传感器由金属弹性体、电阻应变敏感元件及变换补偿电路组成。被测的重量作用在弹性体上,弹性体产生微量变形,贴在弹性体上的应变片阻值随之变化,然后由变换及补偿电路转变成线形的电压变化输出。对于数字式称重传感器,采用数字计算软件进行信号转换及线形、温度、零点、量程补偿,并通过数字通讯方式与外部设备交换包括重量在内的多种信息,比之传统的模拟式传感器,数字传感器提供了更精确、智能化的称重功能。数字传感器是电阻应变式传感器与现代微电子技术和数字处理技术相结合的产物。在硬件结构上,一般由模拟传感电路和数字处理电路两部分组成,其中数字处理电路采用高度集成化的微电子集成电路,主要包括:信号放大器、模数 (A/D) 转换器、微处理器 (CPU)、存贮器(E2PROM)、通讯接口和温度传感元件等。在软件上,一般利用特定的数字模型和数字处理技术对传感器的零点、输出特性、温度特性、线性、滞后、蠕变等性能指标进行软件修正和补偿。(数字式与模拟式的结构原理图如下):
1.“数字” 传感器与模拟传感器的性能比对
1.1 “数字”传感器与标准模拟传感器精确性比较
为了腾出放置电子元件的空间用以输出一个数字输出信号仍需要用到以前的技术,如柱式传感器。柱式传感器本质上是非线性(不精确)的,需要通过电子补偿达到一定的精确度。先进技术的剪切梁传感器本身更精确且不需要进行电子补偿。柱式传感器有必要顺应受力方向绝对垂直的安装并维持垂直状态。这种垂直状态是为了达到并保持期望的传感器精度。剪切梁传感器易安装于地磅且对安装的位置无特殊要求。数字传感器与标准的模拟传感器有相同的精度认证(NTEPclass IIIL,10,000div),所以数字传感器里附加的电子元件不能提高补偿后的精度。
1.2 “数字”传感器与标准模拟传感器可靠性比较
数字传感器里的元件及焊接件大约是传统模拟传感器 10 倍。元器件及焊接是汽车衡在震动环境中出问题的一个主要原因。数字传感器需要一个柱式传感器为大量的电子元件提供放置的空间。一些数字传感器用多触点接线器连接传感器与输入输出电缆。经验所得,接线器是汽车衡出问题的一个主要原因。传统模拟传感器有一条系列的、不可或缺的防水电缆线,提供了更为可靠的保护防止湿气进入,湿气会损坏甚至完全破坏传感器。如双剪切梁(模拟传感器)。
1.3 “数字”传感器与标准模拟传感器适用性比较
现在还没有数字传感器的行业标准规则。每家数字传感器制造商制造的传感器都是唯一的,与其他传感器制造商制造的数字传感器不可互换。汽车衡的维修及零部件的更换都受到传感器制造商及其授权的当地代理商的限制。限制维修的可选性对地磅所有者是不利的。传统模拟传感器是普通可靠的。最普遍的设计与许多其他传感器制造商都是可互换且通用的。传感器可由许多当地有资格的传感器公司维修。
1.4 “数字”传感器与标准模拟传感器有效性比较
数字传感器的主要好处在于能通过电子系统把每个单独的传感器连接起来。这对标定一个称重系统或传感器是非常有用的。位于非常偏远地区的非贸易的地磅,要驶入一辆标定称重卡车不可行的时候,却能通过系统把每个单独的数字传感器的信息连接起来得到精确的标定。不能使用标准重量标定的大料罐料斗称重系统也能得利于系统把每个数字传感器的标定信息连接起来。合法贸易地磅仍必须用大的检定砝码标定,标定必须在安装数字传感器以后进行。这一事实大大否定了数字传感器系统的主要好处。
1.5 “数字”传感器能解决偏载误差
四角调整更加方便:数字式地磅能自动补偿和调整因偏载和温度温度变化而产生的影响,改变了过去手工调节电阻,计算机能将各传感器输出的数字信号予以编码和识别,用软件自动调整角差,使误差调整更加简单和准确。
1.6 “数字”传感器与标准模拟传感器的抗干扰性比较
地磅主要由承载器、称重显示仪表、称重传感器(电阻应变式)、连接件、限位装置及接线盒等零部件组成,及选配部分如打印机、计算机和稳压电源等外部设备。被称物或载重汽车置于承载器台面上,在重力作用下,通过承载器将重力传递至称重传感器,使称重传感器弹性体产生变形,贴附于弹性体上的应变计桥路失去平衡,输出与重量数值成比例的电信号,经线性放大器将信号放大。再经 A/D 转换为数字信号,由仪表的微处理机(CPU)对重量信号进行处理后直接显示重量数据。配置打印机后,即可打印记录称重数据,如果配置计算机可将计量数据输入计算机管理系统进行综合管理。电子磅也好,地磅也罢,基本原理都是利用传感器(力传感器)将物体的重力变成电信号,送给调理、A/D、运算电路(M CU),再转成数字显示。数字传感器大部分电子元器件都安装在传感器屏蔽体内,采用高集成化、高智能化的处理单元,独立的 A/D 转换器和数字信号输出端口,消除了因长距离传输,电压信号低,易受干扰的问题。
1.7 “数字”传感器具有故障自诊断能力
数字式地磅具有先进的人机对话接口,自诊断功能突出,使用过程中能不断检测地磅的工作状况,当检测到传感器故障时,能及时发出错误信号,准确判断故障点,避免了因故障而造成的损失。
1.8 “数字”传感器防雷击能力突出和能杜绝作弊现象
数字传感器内部 PCB 防雷击设计,提高了系统的防雷击能力,在作弊时不仅要安装电流回路,还得破解数字传输密码,而模拟的直接安装电流回路,远程遥控就可以改变电信号。在传输过程中数字信号采用密码保护,避免了地磅遭不法分子遥控,杜绝了作弊现象的出现。
2. “数字” 传感器与标准模拟传感器的比较总结
可用于地磅的大量程数字传感器事实上是模拟应变传感器加上提供数字输出信号的电子元件。数字传感器的主要好处在于能通过系统把每个单独的传感器连接起来。这对标定大料斗料罐称重系统及位于偏远地区的非贸易地磅是非常有用的。附加的电子元器件及焊接件是降低使用数字传感器衡器可靠性的主要因素。数字传感器与模拟传感器一样,能达到由称重检测机构认可的相同的精度。
使用“数字”传感器的另一个选项。每个传感器都有内置的 C2 芯片(C2 电子标定专利技术),实现无砝码标定,大吨位标定是个相对比较难的问题,HARDY标定只需输入参考点(如果成为空就输零,有料可直接输入估计值),一键式标定,精度非常高,静态精度是 1/20000,动态 1/2000 以上。每个传感器都安装着 20 英尺的 6 根彩色附有标记的导线电缆。称重传感器的性能特征和所有原始测试参数被储存在一个内部记忆芯片中。能指标进行软件修正和补偿。