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数字式称重传感器
阅读:327时间:2018-08-14 15:33:54

    数字式传感器系统是在传统电阻应变式传感器基础上,结合现代微电子技术、微型计算机技术集成而发展起来的一种新型电子称重传感器。由模拟传感器(电阻应变式)和数字化转换模块两部分组成的。

简介

   数字式传感器系统是在传统电阻应变式传感器基础上,结合现代微电子技术、微型计算机技术集成而发展起来的一种新型电子称重传感器。
   数字式称重传感器是由模拟传感器(电阻应变式)和数字化转换模块两部分组成的。数字模块由高度集成化的电子电路,采用SMT表面贴装技术制成,主要包括放大器、A/D转换器、微处理器(CPU)、存储器、接口电路(RS485)和数字化温度传感器等。

分类

   数字传感器按结构可分成三种类型:
   1.绝对式角度数字编码器
   这种传感器的结构示意图如图一所示,其角度分辨率决定于数字编码器(码盘)的位数。目前有14位的产品,如再增加码道和细分电路可制成19位和23位的。
   2.周期计数式数字传感器
   它的结构示意图如图二所示。此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言,仅由周期信号发生器的性质决定。例如,光栅当长1mm有100条刻线时,其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言,还要考虑到电子细分数。如前例,在100倍电子细分数下,此光栅的分辨率就是0.1?m。此种结构属于增量式结构,结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路,而且周期计数器还具有可逆性质。
   3.频率式数字传感器
   其结构示意图如图三所示。按振荡器的形式,可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。前者,按被测量的作甩点,又分作用在石英谐振器上的石英晶体谐振式数字传感器和作用在谐振器中储能元件上的带有晶体谐振器的调频式数字传感器。按采用敏感元件的形式,又可分为简单的图四a)和差动的图四b)两种。
   从上述三种类型数字传感器的结构图可以看出,它们都具有抗干扰能力强以及数字量输出的特点。如考虑到对电源电压的波动,环境温度波动和非线性等因素的补偿(图中没有画出),则精度还可提高。如果采用单片微型计算机去进行信息处理,诸如补偿、频倍(细分)和数字转换等硬件线路可软件化,不仅使线路简化,还可使分辨率,测量精度和工作可靠性进一步调高。

特点

   数字式称重传感器具有以下特点:
   一、 数字式传感器采用集成化的A/D转换电路、数字化信号传输和数字滤波技术,传感器的信号传输距离较远,可达1200m,抗干扰能力强,数字传感器内模拟信号的传输距离极短,同时传感器外壳(弹性体)本身又是一个良好的屏蔽罩,仅这两个特点就决定了其抗干扰能力的优势,在很大程度上提高了传感器的稳定性。
   二、保密性好,具有防作弊功能,能有效防止遥控器作弊,一旦发现就会自动采取出错报警,有力保障了数据的安全性与准确性。使用模拟式传感器的汽车衡被安装作弊器的情况比较普遍,首秦公司周围的几家有模拟式汽车衡的公司几乎全被安装过作弊器,造成了很大的经济损失。由于作弊器本身体积小,加之安装极其简便,因此不容易被发现,给计量数据的安全性造成了极大的隐患。首秦公司的大型贸易衡器(除动态轨道衡外)已经全部进行了数字化改造,成为数字式汽车衡,从而使计量数据的安全性得到了良好的保障,也更好地维护了首秦公司的经济利益。
   三、由于数字式传感器具有自动采集预处理、存贮和记忆功能,并具有唯一标记,多只传感器并联组秤后可分别检查每个传感器的状态,便于故障诊断。首秦公司现在使用的数字式传感器为大和公司生产的YCCA-Ⅱ-D型,单只传感器承载量为50000kg。最初,首秦公司的汽车衡及轨道衡所使用的均为模拟式传感器,设备工作状态不稳定,每次出现问题很难判断是哪一只传感器有问题,只能通过打开接线盒检查每一根传感器的信号情况,用排除法逐个进行检查,花费很长时间才能找到有问题的传感器。问题解决后还要联系质监局的检定人员进行检定,检定费用从正常的一年两次也变为多次,人力、物力、财力都造成了很大的浪费,最重要的是给公司的正常生产带来了负面影响。自从进行了数字化的改造以后,以前出现过的诸多问题都已经解决,设备状态良好,运行比较稳定,即使在二期工程投产后,公司每日的进料量比以前增加了1倍的情况下, 数字式传感器的状态仍非常稳定,没有出现过任何问题,充分证明了数字式传感器的优越性能及其在实际生产中起到的重要作用。
   四、.数字传感器在出厂时均已进行量化处理,一致性极佳,替换后无须重新标定. 2.每只数字式传感器均带高精度A/D块及CPU,所以上位机能读取每只数字式传感器的实时状态,并以此作为监控传感器是否处于正常工作状态. 3.采用标准异步串行接口RS-485通讯,所以传输远(可达几公里)且抗干扰能力强.
   目前,数字式称重传感器已经广泛应用于电子汽车衡、电子轨道衡以及电子皮带秤等各种电子衡器中。

安装

   1、安装传感器的底座安装面应平整、清洁,无任何油膜,胶膜等存在。安装底座本身应有足够的强度和刚性,一般要求高于传感器本身的强度和刚度。
   2、称重传感器要轻拿轻放,尤其是由合金铝制作弹性体的小容量传感器,任何冲击、跌落,对其计量性能均可能造成极大损害。对于大容量的称重传感器,一般来说,它具有较大的自重,故而要求在搬运、安装时,尽可能使用适当的起吊设备(如手拉葫芦、电动葫芦等)。
   3、每种称重传感器的加载方向都是确定的,而我们使用时,一定要在此方向上加载负荷。横向力、附加的弯矩、扭矩力应尽量避免。
   4、水平调整:水平调整有两个方面的内容。一是单只传感器安装底座的安装平面要用水平仪调整水平,另一方面是指多个传感器的安装底座的安装面要尽量调整到一个水平面上(用水准仪),尤其是传感器数多于三个的称重系统中,更应注意这一点,这样做的主要目的是为了使各传感器所承受的负荷基本一致。
   5、称重传感器周围应尽量设置一些“挡板”,甚至用薄金属板把传感器罩起来。这样可防止杂物玷污传感器及某些可动部分,而这种“沾污”往往会使可动部分运动不爽,而影响称量精度。
   6、尽量采用有自动定位(复位)作用的结构配件,如球形轴承、关节轴承、定位紧固器等。他们可以防止某些横向力作用在传感器上。要说明的是:有些横向力并不是机械安装引起的,如热膨胀引起的横向力,风力引起的横向力,及某些容器类衡器上的搅拌器的振动引起的横向力即不是机械安装引起的。
   7、某些衡器上有些必须接到秤体上的附件(如容器秤的输料管道等),我们应让他们在传感器加载主轴的方向上尽量柔软一些,以防止他们“吃掉”传感器的真实负荷合而引起误差。
   8、传感器应采用铰合铜线(截面积约50mm2)形成电气旁路,以保护它们免受电焊电流或雷击造成的危害。
   9、称重传感器虽然有一定的过载能力,但在称重系统安装过程中,仍应防止传感器的超载。要注意的是,即使是短时间的超载,也可能会造成传感器永久损坏。在安装过程中,若确有必要,可先用一个和传感器等高度的垫块代替传感器,到最后,再把传感器换上。在正常工作时,传感器一般均应设置过载保护的机械结构件。
   10、 系统有无运动不爽现象,可以用以下方法判别。即在秤台上加或减大约千分之一额定负荷看看称重显示仪是否有反映,有反映,说明可动部分未受“沾污”。
   11、若用螺杆固定传感器,要求有一定的紧固力矩,而且螺杆应有一定的旋入螺纹深度。一般而言,固定螺杆因采用高强度螺杆。
   12、传感器使用中,必须避免强烈的热辐射,尤其是单侧的强烈热辐射。

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