電子汽車衡(地磅)的現(xiàn)場調(diào)試和使用

1、電子汽車衡（地磅）的現(xiàn)場調(diào)試和使用現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息的采集、傳輸和處理技術(shù)，即傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，它們 分別構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)的 “感官”、“神經(jīng) ”和“大腦”。信息采集系統(tǒng)的首要部件是傳感器，且置于系統(tǒng)的 最前端。在一個(gè)現(xiàn)代自動(dòng)檢測系統(tǒng)中，如果沒有傳感器，就無法監(jiān)測與控制表征生產(chǎn)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的各 種參量，也就無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在現(xiàn)代技術(shù)中，傳感器實(shí)際上是現(xiàn)代測試技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)。稱重傳感器被稱為電子衡器中的心臟部件。 科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展， 由稱重傳感器制作的電子衡器也已廣 泛地應(yīng)用到各行各業(yè)，實(shí)現(xiàn)了對物料的快速、準(zhǔn)確的稱量。特別是隨著微處理機(jī)的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過程

2、自 動(dòng)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(jì)測以及吊車秤、汽車秤等計(jì)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(dòng)檢測 和粉粒體進(jìn)料量控制等，都應(yīng)用了稱重傳感器。目前，稱重傳感器幾乎運(yùn)用到了所有的稱重領(lǐng)域。在這里 我以 SCS 全電子汽車衡為例談?wù)劮Q重傳感器的現(xiàn)場使用和調(diào)試。二、稱重系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理*1 系統(tǒng)構(gòu)成SCS 全電子汽車衡主要由稱重顯示儀表、稱重傳感器、秤體等三大部分構(gòu)成。其中，秤體是被稱物體 與轉(zhuǎn)換元件之間的機(jī)械傳力復(fù)位系統(tǒng)，包括接受被稱物體載荷的承載器、傳力復(fù)位機(jī)構(gòu)、限位裝置等，他 是汽車衡的主要承載部件

3、，起到了承受物體重量的作用。秤臺和傳力機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)將物體的重量準(zhǔn)確的傳遞給 稱重傳感器。稱重傳感器 （ 一次儀表 ） 位于秤臺和基礎(chǔ)之間，將被稱物體的重量按一定的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)換為相 應(yīng)的毫伏級電信號，通過接線盒信號電纜輸出到稱重顯示儀表（二次儀表 ） 。經(jīng)處理后儀表直接顯示被稱物體的重量數(shù)據(jù)。2工作原理當(dāng)稱重物體或載重汽車停放在秤臺上， 載荷通過秤體將重量傳遞給稱重傳感器， 稱重傳感器將重量轉(zhuǎn)換 為相應(yīng)的 mV 級電信號。該信號經(jīng)前置放大、濾波、AD 轉(zhuǎn)換。由微處理器 （單片機(jī) ） 對信號處理后，數(shù)字顯示部位直接顯示稱重值。系統(tǒng)框圖如圖一：三、現(xiàn)場使用和調(diào)試根據(jù)長期在外現(xiàn)場調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)， 以全電子汽車

4、衡為例， 我國稱重傳感器的現(xiàn)場使用和調(diào)試中主要存在下 列幾種情況：地基和秤體的處理，傳感器選擇，標(biāo)定以及角差的調(diào)節(jié)，傳感器的各類故障檢測和排除，稱 重儀表的選擇和故障檢測等。*1 R60 稱重傳感器國際建議為了明確解決現(xiàn)場問題的目的，在這里有必要先了解國際法制計(jì)量組織 （OIML）R60 稱重傳感器國際建議。R60稱重傳感器國際建議將傳感器分為四個(gè)準(zhǔn)確度等級：A級、B級、C級、D級。并規(guī)定了每個(gè)等級的分度數(shù)上下限。見下表： 準(zhǔn)確度等級 A 級 B 級 C 級 D 級下限 50000 5000 500 100上限不限 100000 10000 1000確定準(zhǔn)確度等級的傳感器最大分度數(shù)以 1000

5、 為單位表示。 如： C3 表示 3000 個(gè)分度數(shù)的 C 級稱重傳 感器。稱重傳感器最大允許誤差與其最大分度數(shù)和實(shí)際檢定分度值有關(guān)。如下表所示：最大允許誤 差載荷A級B級C級D級± 0.35V 0 < mK 50000 0 < nK 5000 0 < nK 5000 0 < nK 50± 0.7V 50000 K mK 200000 5000 K mK 20000 500 K mK 2000 50 K mK 200± 1.05V 200000<n 20000 K nK 100000 2000 K nK 10000 200 K nK

6、1000另外 R60 國際建議中給出的一個(gè)圖可以清楚的了解一些重要概念。*2 地基和秤體的處理SCS 全電子汽車衡的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分為無基坑和淺基坑兩種，施工中應(yīng)滿足下列要求：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)符合JJG668 90 固定式電子衡檢定規(guī)程 的要求；基礎(chǔ)的地耐力不低于 98KPa ；基礎(chǔ)必須挖到凍土層以下；有必要有排水溝道的必須修排水溝道。磅房內(nèi)必須設(shè)置一根接地樁，接地電阻必須小于 對于配置防浪涌保護(hù)裝置的汽車衡和配置防爆裝置的汽車衡有更加嚴(yán)格的要求， 照提供的指標(biāo)完成，否則將達(dá)不到防浪涌保護(hù)和防爆的要求。4 歐姆。基礎(chǔ)施工時(shí)必須嚴(yán)格按從長期實(shí)際的秤體安裝中我認(rèn)為應(yīng)注意的問題是安裝限位螺栓和調(diào)整限位間隙。 安裝

7、時(shí)必須做到限位間隙達(dá)到23mm，然后必須擰緊螺母。傳感器的安裝必須遵循傳感器廠家提供的安裝方法。安裝好的秤臺 用水準(zhǔn)儀檢查是否水平。同時(shí)檢查和校正秤臺四周的間隙，使之達(dá)到安裝要求。*3 傳感器選擇稱重傳感器在選用時(shí)要考慮到很多因素， 實(shí)際的使用當(dāng)中我們主要從下列幾個(gè)因素考慮。 另外， 稱重傳 感器的靈敏度、最大分度數(shù)、最小檢定分度值等也是傳感器選用中必須考慮的指標(biāo)。(1) 使用環(huán)境稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成可測量的電信號輸出裝置。用傳感器首先要考慮傳感器所處的實(shí)際工作環(huán)境，這點(diǎn)對于正確選用傳感器至關(guān)重要，它關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用 壽命，乃至整個(gè)衡器的可靠性和安全

8、性。一般情況下，高溫環(huán)境對傳感器造成涂覆材料融化、焊點(diǎn)開化、 彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題；粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響；在腐蝕性較高的環(huán)境下會造成 傳感器彈性體受損或產(chǎn)生短路現(xiàn)象；電磁場對傳感器輸出會產(chǎn)生干擾。相應(yīng)的環(huán)境因素下我們必須選擇對 應(yīng)的傳感器才能滿足必要的稱重要求。(2) 傳感器的數(shù)量和量程傳感器數(shù)量的選擇是根據(jù)電子衡器的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù) ( 支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)秤體幾何重心和實(shí)際 重心重合的原則而確定 ) 而定。一般來說秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器。傳感器的量程選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、 選用傳感器的個(gè)數(shù)、 秤體自重、 可產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載因 素綜合評價(jià)來決定。一般

9、來講，傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。 但是在實(shí)際的使用當(dāng)中，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖 擊等載荷，因此選用傳感器時(shí)，要考慮諸多方面的因素，保證傳感器的安全和壽命。下面給出一個(gè)經(jīng)過大 量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的經(jīng)驗(yàn)公式。公式如下：C=K0 X K1 X K2 X K3(Wmax+W) / N式中 C 一單個(gè)傳感器的額定量程W 一秤體自重Wmax 一被稱物體凈重的最大值N 一秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量K0 一保險(xiǎn)系數(shù)，一般取 1.21.3之間K1 一沖擊系數(shù)K2 一秤體的重心偏移系數(shù)K3 一風(fēng)壓系數(shù)（3）各種類型傳感器的使用范圍傳感器形式

10、的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間， 保證安裝合適， 稱重安全可靠； 另一方面要考慮 廠家的建議。對于傳感器制造廠家來講，它一般規(guī)定了傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)形 式、彈性體的材質(zhì)等。譬如鋁合金懸臂梁傳感器適合于電子計(jì)價(jià)秤、平臺秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器 適用于電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、汽車衡等；柱式傳感器適用于汽車衡、動(dòng) 態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等。（4）傳感器的準(zhǔn)確度等級選擇 傳感器的準(zhǔn)確度等級包括傳感器的非線性、蠕變、重復(fù)性、滯后、靈敏度等技術(shù)指標(biāo)。在選用的時(shí)候不 應(yīng)該盲目追求高等級的傳感器，應(yīng)該考慮電子衡的準(zhǔn)確度等級和成本。一般情況下，選用傳感

11、器的總精度 為非線性、不重復(fù)性和滯后三項(xiàng)指標(biāo)的之和的均方根值略高于秤的精度。*4 標(biāo)定以及角差的調(diào)節(jié)以電子汽車衡為例， 角差調(diào)節(jié)是一個(gè)非常重要的步驟。 衡器檢定規(guī)程中做出了明確的要求， 使用大質(zhì)量 的砝碼要比使用小質(zhì)量砝碼組合的效果好。若用大砝碼應(yīng)放在區(qū)域中心位置，若用小砝碼應(yīng)均勻分布。 N 個(gè)承重點(diǎn)的秤， 將最大稱量 1（N 一 1） 的砝碼分別放置在 1N 承重臺板的面積上進(jìn)行偏載檢定。 對于承 受偏載量較小的承載器 （如料斗秤 ），在每個(gè)承重點(diǎn)上要施加約等于最大稱量的110 。目前模擬式稱重傳感器是依靠接線盒的電位器來調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)方式分為兩種：供橋信號調(diào)節(jié)和輸出信號調(diào)節(jié)。從實(shí)際的使用角 度

12、來講我本人傾向于使用供橋信號調(diào)節(jié)，它的優(yōu)勢在于調(diào)節(jié)范圍大、易用萬用表測試調(diào)節(jié)結(jié)果。但是從對 整個(gè)精度來講我傾向于使用調(diào)節(jié)信號輸出。為了進(jìn)一步認(rèn)識這個(gè)問題，有必要了解造成偏載產(chǎn)生的原因。 偏載主要由下列因素造成： 1） 稱重顯示器本身具有很高的靈敏度。 2） 稱重傳感器并聯(lián)電路輸出阻抗低，抗 干擾能力強(qiáng)。并聯(lián)電路對傳感器來講必須使輸出靈敏度公差要小；輸出阻抗平均偏差要小；輸出靈敏度與 阻抗之比要相等。 3） 秤體設(shè)計(jì)缺陷。 4） 土建基礎(chǔ)承載力不夠。 5） 秤體安裝不當(dāng)。從本人的長期調(diào)試經(jīng)驗(yàn)來看， 上百噸的大型電子汽車衡角差的調(diào)節(jié)過程中一般不會使用大噸位砝碼（ 主要也是受現(xiàn)場實(shí)際情況的制約 ）

13、。從整個(gè)秤的精度來講配合使用鑒別力測試時(shí)用的小砝碼觀察儀表閃變也可以達(dá) 到很好的偏載調(diào)節(jié)效果。比如你在檢定調(diào)節(jié)時(shí)的分度值為 20kg ，雖然稱重顯示儀上顯示值為一致，但是 幾個(gè)角有可能存在最大達(dá) 18kg 的誤差。另外需要注意的是，為了日后維護(hù)方便，必須明確接線盒中各個(gè) 傳感器接線柱對應(yīng)的傳感器在那個(gè)部位；只要調(diào)過角差，在使用時(shí)必須重新進(jìn)行稱量標(biāo)定。對整個(gè)電子衡系統(tǒng)來講，標(biāo)定是檢定的初期工作。一臺安裝好的電子衡器，對整機(jī)的計(jì)量性能包括：稱 重時(shí)的準(zhǔn)確性、重復(fù)性、偏載時(shí)的影響、穩(wěn)定性、靈敏度等。投入到使用中的電子汽車衡檢定項(xiàng)目包括以 下幾個(gè)方面： 1）技術(shù)檢查和外觀檢查； 2） 自動(dòng)調(diào)零功能檢查

14、； 3）調(diào)零范圍； 4） 調(diào)零準(zhǔn)確度； 5）空秤檢定； 6） 偏載檢定； 7） 稱量檢定； 8） 鑒別力檢定； 9） 重復(fù)性檢定。在檢定過程中應(yīng)該注意這樣幾個(gè)問題： 1） 選擇 能達(dá)到稱量要求和功能的稱重顯示儀表； 2） 零位跟蹤功能在檢定中應(yīng)該取消，檢定前應(yīng)確定零中心位置； 3）按準(zhǔn)確度等級中 3 個(gè)稱量段的相應(yīng)誤差帶檢定時(shí)， 應(yīng)將空秤、最小稱量和 3 個(gè)誤差轉(zhuǎn)折點(diǎn)及兩個(gè)測試點(diǎn)， 共七個(gè)稱量點(diǎn)包括進(jìn)去；4）各個(gè)稱量點(diǎn)的誤差應(yīng)按下列公式進(jìn)行計(jì)算：S=L-M+0.5e- M式中：L實(shí)際顯示值，M 標(biāo)準(zhǔn)載荷（砝碼）值，e檢定分度值，M 到下一個(gè)閃變時(shí)的加載值。*5 傳感器的各類故障檢測和排除對于全

15、電子汽車衡來講，故障處理應(yīng)遵循這樣的步驟； 觀察（故障觀察）一一分析（故障原因）一一檢測（為 故障判斷提供依據(jù)或?qū)ε袛嘟Y(jié)果加以驗(yàn)證）修復(fù)（修理或更換）一一檢定（系統(tǒng)調(diào)試后對其計(jì)量性能進(jìn)行測試）?？筛鶕?jù)實(shí)際情況選用下列方法判斷：直觀法、替代法、比較法、插拔法、代碼診斷法。就稱重傳感器自身的特點(diǎn)通過下列方法檢測、判斷和驗(yàn)證：1） 阻抗判別法：逐個(gè)將傳感器的兩根輸出線、輸入線拆掉，用萬用表測試輸出、輸入阻抗和信號電纜各芯線與屏蔽層間的絕緣電阻。如果測試結(jié)果 達(dá)不到合格證上的數(shù)值，即可判斷為故障傳感器； 2） 信號輸出判斷：如果阻抗法無法判斷傳感器的好壞， 可用此法做進(jìn)一步檢查。先給儀表通電，將傳感器

16、的輸出線拆掉。在空秤下用萬用表測量其Mv 輸出值。假設(shè)額定激勵(lì)電壓為 U(v) ，傳感器的靈敏度為 M(Mv V) ，傳感器的額定載荷 F(kg) ，那么每個(gè)傳感器的 輸出為ux MK K- F(Mv)。如果那一只的輸出值超出該計(jì)算值過大(理想情況下不存在偏載時(shí)應(yīng)該相等 )或不穩(wěn)定，即可判斷傳感器有故障。6稱重儀表的選擇和故障檢測當(dāng)選用多只稱重傳感器做為一個(gè)稱重系統(tǒng)時(shí)， 必須考慮它采用什么樣的工作方式。 工作方式的確定就必 須與稱重儀表的選擇有關(guān)，即稱重傳感器的有關(guān)技術(shù)參數(shù)必須與儀表的有關(guān)技術(shù)參數(shù)匹配。以目前采用的 并聯(lián)工作方式稱重系統(tǒng)為例，它要求系統(tǒng)實(shí)際最大電流必須小于稱重儀表的的最大供橋電流。稱重儀表一般由模擬電路和數(shù)字電路兩部分組成。模擬電路包括電源、前置放大器、濾波器、A D 轉(zhuǎn)換等；數(shù)字電路包括主處