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淺析數(shù)字汽車衡對(duì)模擬汽車衡的優(yōu)越性 |
本文介紹了傳統(tǒng)的模擬稱重傳感器和數(shù)字稱重傳感器的工作原理,介紹了稱重傳感器主要的技術(shù)參數(shù),以及數(shù)字汽車衡對(duì)模擬汽車衡的優(yōu)越性,預(yù)測了汽車衡的技術(shù)發(fā)展趨勢。
一、模擬式稱重傳感器的工作原理
從工作原理上分，模擬稱重傳感器可分為電阻應(yīng)變式、電容式、電感式、壓磁式、壓電式和振弦式等等，其中使用最廣泛的是電阻應(yīng)變式稱重傳感器。本文將以柱形電阻應(yīng)變式稱重傳感器為例，介紹其工作原理。
柱形稱重傳感器的工作原理如圖1所示，電阻應(yīng)變片粘貼在彈性敏感元件上并組成電橋；彈性體的應(yīng)變值隨著被測物體的重量而改變；電阻應(yīng)變片的電阻值將隨著彈性體的應(yīng)變而同步地變化，從圖1可以看出，在一個(gè)合金圓柱型的彈性體上，縱向和橫向上粘貼R1/R2/R3/R4四個(gè)應(yīng)變片，當(dāng)彈性體從上往下受力時(shí)，其橫向拉伸，縱向壓縮，使粘貼在其表面上的應(yīng)變片同步地變形而改變電阻值，由于由應(yīng)變片連接成平衡電橋，應(yīng)變電阻的變化會(huì)引起電橋的不平衡，傳感器從而輸出與所載物體的重量成正比的信號(hào)，以30t模擬傳感器為例，其滿量程時(shí)輸出信號(hào)是30MV.
二、數(shù)字稱重傳感器的工作原理
數(shù)字稱重傳感器工作原理如圖2所示，它由模擬傳感器、放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、CPU、存儲(chǔ)器（內(nèi)含補(bǔ)償軟件和自控軟件），電源和通訊模塊組成。一般的數(shù)字傳感器只有AD轉(zhuǎn)換和通訊功能，比如我公司的“DIGITAL LOAD CELLS”,更高級(jí)的智能型數(shù)字傳感器能自動(dòng)對(duì)傳感器的零點(diǎn)、溫度、非線性、滯后、蠕變性能等進(jìn)行數(shù)字化補(bǔ)償，最后輸出數(shù)字信號(hào)。比如”POWERCELL RLOAD CELLS”.
三、稱重傳感器的技術(shù)指標(biāo)
額定載荷和靈敏度是模擬傳感器的最重要的兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)，額定載荷俗稱量程，是指傳感器能保證測量精度的最大承受重量，靈敏度等于額定載荷下的凈輸出電壓除以激勵(lì)電壓，最常見的是2MV/V，數(shù)字傳感器只有額定載荷而沒有靈敏度指標(biāo)，只有內(nèi)碼，例如10萬或20萬，每個(gè)數(shù)字傳感器都有唯一的編碼（即ID）,在組裝成地磅后，相互互補(bǔ)干擾。
四、數(shù)字式汽車衡對(duì)模擬式汽車衡的優(yōu)越性
我們先看某客戶原來用來測量磷礦石采用的是100t模擬稱重傳感器的汽車衡，在2012年二期項(xiàng)目新上了100t數(shù)字稱重傳感器的地磅，在2014年原有的100t模擬稱重傳感器的汽車衡也改造成數(shù)字式汽車衡，從使用和維護(hù)來看，數(shù)字式地磅相比模擬式汽車衡有很多的優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1.由于數(shù)字式汽車衡使用數(shù)字通訊手段，輸出信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，并提高了系統(tǒng)的防雷擊能力。原來使用模擬稱重傳感器地磅的時(shí)候，碰到雷雨天氣，不但不敢使用，在管理上還要求關(guān)電躲避雷擊，而數(shù)字式汽車衡在雷雨天氣照樣過磅。
2.數(shù)字式汽車衡用軟件對(duì)傳感器自動(dòng)進(jìn)行角差調(diào)整、零點(diǎn)補(bǔ)償、線性修正等性能補(bǔ)償，更好解決了偏載及溫度影響與時(shí)間效應(yīng)造成的蠕變問題，徹底消除溫漂和時(shí)漂的影響，減小了汽車衡的系統(tǒng)誤差，大大提高了汽車衡的穩(wěn)定性和可靠性。
3.數(shù)字式汽車衡改善了電子衡器的維護(hù)特性與互換性，當(dāng)某一個(gè)傳感器發(fā)生故障時(shí)，能及時(shí)準(zhǔn)確判斷那個(gè)傳感器并更換，或者在系統(tǒng)里將數(shù)字傳感器進(jìn)行必要設(shè)置后，仍能保證汽車衡的一定的工作能力，而模擬傳感器發(fā)生故障，只能打開接線盒測量每一個(gè)傳感器的毫伏值，逐一排查，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
4.數(shù)字式汽車衡通過應(yīng)用軟件就能進(jìn)行自檢與校正，簡化了汽車衡的標(biāo)定、調(diào)整過程。而模擬式汽車衡標(biāo)定時(shí)需要用精密儀表測量傳感器的毫伏值，然后不斷地細(xì)致地調(diào)整接線盒的定位器，也是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
5.數(shù)字式傳感器采用RS485串行通信方式，傳輸長度可達(dá)1200m,而模擬傳感器的接口傳輸距離一般為20—30m.100噸臺(tái)面比較大，8只傳感器分布四周，這對(duì)模擬式地磅酒意味著磅房位置必須緊靠著秤臺(tái)，而數(shù)字式地磅傳感器布線就很自由，通過在臺(tái)面四周加裝攝像頭，磅房位置基本上可以隨心所欲的安排，對(duì)于經(jīng)常過超載的重車的汽車衡，磅房的位置可是關(guān)系到計(jì)磅工作人員安全的大事。
6.數(shù)字式地磅的接線盒是通信接口，只是通過RS485或RS232連到專用的終端或計(jì)算機(jī)，因?yàn)?ldquo;簡單“所以數(shù)字接線盒基本沒有故障率，而模擬接線盒，集放大，消除角差，信號(hào)的疊加等功能于一身，因?yàn)?rdquo;復(fù)雜“，所以模擬接線盒故障率高，常見的有導(dǎo)線氧化接觸不良，受潮絕緣下降，定位器損壞等故障。
7.從我公司的汽車衡采購指導(dǎo)上看，模擬式傳感器的使用壽命在5年左右，而數(shù)字式傳感器使用壽命可以達(dá)到10年以上，在客戶實(shí)際使用中證明，模擬式傳感器使用壽命一般3-5年，經(jīng)過幾年的使用，還沒有發(fā)生數(shù)字傳感器損壞的情況。
五、總結(jié)
經(jīng)過客戶幾年的使用比較，數(shù)字式汽車衡相比模擬式汽車衡，它具有更好地穩(wěn)定性；防雷效果好，更容易標(biāo)定；更容易調(diào)整角差，磅房可以放置更安全的位置，更容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，另外，雖然數(shù)字式汽車衡一次性投入要大一點(diǎn)，但使用中的維護(hù)成本要比模擬式汽車衡更低，因此，小編認(rèn)為數(shù)字式汽車衡是汽車衡發(fā)展的必然趨勢。
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