稱重傳感器資料.doc

稱重系統(tǒng)介紹 工作原理： 稱重系統(tǒng)一般分為兩個部份，信號采集部分和信號處理及顯示部分。信號采集部分一般通過傳感器或者變送器實現(xiàn)，信號采集的準確程度對裝載機的稱量的準確度至關重要。 1、靜態(tài)稱重系統(tǒng) 常用于對現(xiàn)有車輛，由于現(xiàn)場沒有適當?shù)姆Q量設備，而用戶又需要進行計量以進行貿(mào)易結算時，鑒于用戶對改裝成本的需求，通常會選用靜態(tài)計量方式。 靜態(tài)計量稱重設備組成：壓力傳感器（1個或2個，視精度要求而定）+普通稱重顯示儀表（必要時可選配打印機）+安裝附件（引壓管或過程接口等）。 靜態(tài)稱量的一般特點： 1）、每次稱量時，稱重斗的位置要求一致，以保證稱量的準確性，從而影響了稱重效率；2）、設備功能較少，許多工作需要手工協(xié)助完成，如記錄、計算等； 3）、適用于短期作業(yè)場所，不需要大量的數(shù)據(jù)處理； 4）、成本低，對一些個體經(jīng)營單位或小單位比較適合； 5）、涉及的參數(shù)少，安裝調(diào)試比較方便。 2、動態(tài)稱重系統(tǒng) 對車站、港口等大型單位的裝載計量，應選擇動態(tài)稱重系統(tǒng)，以滿足快速、連續(xù)計量與大量數(shù)據(jù)管理的需求。 動態(tài)計量稱重設備主要包括：壓力傳感器（2只）+動態(tài)控制儀表（帶打印功能）+安裝附件。 動態(tài)計量稱重設備的主要功能特點： 1）、累計裝載，重量設定、顯示和超重報警功能； 2）、單斗重量稱重和累計、顯示功能； 3）、貨車車型選擇或輸入功能，貨車車號錄入功能； 4）、操作者、裝載機編號和裝車站代號輸入功能； 5）、作業(yè)時間(年,月,日,時,分)記錄功能； 6）、作業(yè)基本數(shù)據(jù)存儲、打印與查詢功能； 7）、采用動態(tài)采樣和模糊算法,實現(xiàn)動態(tài)標定和動態(tài)稱量,無須停斗,舉升過程中自動稱重； 8）、使用裝載機電源供電。 9）、采用雙液壓傳感器及高精度A/D轉換器，精度更高。 10）、可設置自動置零或手動置零。隨著技術的進步,由稱重傳感器制作的電子衡器已廣泛地應用到各行各業(yè),實現(xiàn)了對物料的快速、準確的稱量，特別是隨著微處理機的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過程自動化程度化的不斷提高，稱重傳感器已成為過程控制中的一種必需的裝置，從以前不能稱重的大型罐、料斗等重量計測以及吊車秤、汽車秤等計測控制，到混合分配多種原料的配料系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝中的自動檢測和粉粒體進料量控制等，都應用了稱重傳感器，目前，稱重傳感器幾乎運用到了所有的稱重領域。 高速定量分裝系統(tǒng) 本系統(tǒng)由微機控制稱重傳感器的稱重和比較，并輸出控制信號，執(zhí)行定值稱量，控制外部給料系統(tǒng)的運轉，實行自動稱量和快速分裝的任務。 系統(tǒng)采用MCS51單片機和V/F電壓頻率變換器等電子器件，其硬件電路框圖如圖1所示，用8031作為中央處理器，BCD拔碼盤作為定值設定輸入器，物料裝在料斗里，其重量使傳感器彈性體發(fā)生變形，輸出與重量成正比的電信號，傳感器輸出信號經(jīng)放大器放大后，輸入V/F轉換器進行A/D轉換，轉換成的頻率信號直接送入8031微處理器中，其數(shù)字量由微機進行處理。微機一方面把物重的瞬時數(shù)字量送入顯示電路，顯示出瞬時物重，另一方面則進行稱重比較，開啟和關閉加料口、放料于箱中等一系列的稱重定值控制。 在整個定值分裝控制系統(tǒng)中，稱重傳感器是影響電子秤測量精度的關鍵部件，選用GYL_3應變式稱重測力傳感器。四片電阻應變片構成全橋橋路，在所加橋壓U不變的情況下，傳感器輸出信號與作用在傳感器上的重力和供橋橋壓成正比，而且，供橋橋壓U的變化直接影響電子稱的測量精度，所以要求橋壓很穩(wěn)定。毫伏級的傳感器輸出經(jīng)放大后，變成了0_10V的電壓信號輸出，送入V/F變換器進行A/D轉換，其輸出端輸出的頻率信號加到單片機8031定時器1的計數(shù)、輸入端T1上。在微機內(nèi)部由定時器0作計數(shù)定時，定時器0的定時時間由要求的A/D轉換分辯率設定。 定時器1的計數(shù)值反映了測量電壓大小即物料的重量。在顯示的同時，計算機還根據(jù)設定值與測量值進行定值判斷。測量值與給定值進行比較，取差值提供PID運算，當重量不足，則繼續(xù)送料和顯示測量值。一旦重量相等或大于給定值，控制接口輸出控制信號，控制外部給料設備停止送料，顯示測量終值，然后發(fā)出回答令，表示該袋裝料結束，可進行下袋的裝料稱重。 圖2所示為自動稱重和裝料裝置。每個裝料的箱子或袋子沿傳送帶運動，直到裝有料的電子稱下面，傳送帶停止運動，電磁線圈2通電，電子稱料斗翻轉，使料全部倒入箱子或袋子中，當料倒完，傳送帶馬達再次通電，將裝滿料的箱子或袋子移出，并保護傳送帶繼續(xù)運行，直到下一次空袋或空箱切斷光電傳感器的光源，與此同時，電子稱料箱復位，電磁線圈1通電，漏斗給電子秤自動加料，重量由微機控制，當電子秤中的料與給定值相等時，電磁線圈1斷電，彈簧力使漏斗門關上。裝料系統(tǒng)開始下一個裝料的循環(huán)。當漏斗中的料和傳送帶上的箱子足夠多時，這個過程可以持續(xù)不斷地進行下去。必要時，工作人員可以隨時停止傳送帶，通過拔碼盤輸入不同的給定值，然后再啟動，即可改變箱或袋中的重量。 電阻應變式稱重傳感器原理招聘(廣告)電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。 由此可見，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。一、電阻應變片 電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應變片。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。 設有一個金屬電阻絲，其長度為L，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作，這種材料的泊松系數(shù)是。當這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為R：R = L/S（） （21） 當他的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設其伸長L，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少r。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作。 對式（2-1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。我們有：R = L/S + L/S SL/S2 （22） 用式（2-1）去除式（2-2）得到R/R = / + L/L S/S （23） 另外，我們知道導線的橫截面積S = r2，則 s = 2r*r，所以S/S = 2r/r （24） 從材料力學我們知道r/r = -L/L （25） 其中，負號表示伸長時，半徑方向是縮小的。是表示材料橫向效應泊松系數(shù)。把式（24）（25）代入（2-3），有R/R = / + L/L + 2L/L=（1 + 2（/）/（L/L）*L/L= K *L/L （2-6）其中K = 1 + 2 +（/）/（L/L） （-） 式（2-6）說明了電阻應變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關系。 需要說明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質決定的一個常數(shù)，它和應變片的形狀、尺寸大小無關，不同的材料的K值一般在1.73.6之間；其次K值是一個無因次量，即它沒有量綱。 在材料力學中L/L稱作為應變，記作，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便常常把它的百萬分之一作為單位，記作。這樣，式（-）常寫作：R/R = K (28)二、彈性體 彈性體是一個有特殊形狀的結構件。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個高品質的應變場（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉換任務。 以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應力分布。 設有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。 肓孔底部中心是承受純剪應力，但其上、下部分將會出現(xiàn)拉伸和壓縮應力。主應力方向一為拉神，一為壓縮，若把應變片貼在這里，則應變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點的應變表達式，而不再推導。 = （3Q（1+）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3） （2-9）其中：Q-截面上的剪力；E-揚氏模量：泊松系數(shù)；B、b、H、h為梁的幾何尺寸。 需要說明的是，上面分析的應力狀態(tài)均是“局部”情況，而應變片實際感受