本文針對電子秤的設計制造,從各個角度對如何科學合理的選用傳感器 提出了建議。
隨著稱重技術及電子技術的飛速發(fā)展,電阻 應變式測力/稱重傳感器在電子秤領域也得到了更加 廣泛的應用。如何構建一臺高精度電子秤以滿足使 用,傳感器的選用至關重要??茖W合理的選用傳 感器,必須把握好以下各類匹配關系,方能使傳 感器發(fā)揮最大效用,電子秤達到設計要求。
一、傳感器應用環(huán)境與結構型式相匹配
電子秤案秤(包括計價秤、計重秤、計數(shù) 秤、條碼秤等)、臺秤、吊秤、汽車衡、軌道衡等 多種型式,不同衡器需采用相適應的稱重傳感器。 一般來講,案秤及小型臺秤,量程均偏小,使用 單只傳感器,以鋁制平行梁稱重傳感器為主;部 分較大量程,采用合金鋼或不銹鋼平行梁傳感器。 較大臺秤(臺面 1mx 1m、1.5mx 1.5m、 2mx 2m 等多采用四只懸臂梁稱重傳感器;汽車衡多采 用8只?12只懸臂梁、橋式或柱式稱重傳感器。 吊秤多采用單只S型或板式稱重傳感器。
根據(jù)其使用環(huán)境,對產品的防護等級也有相 應要求。案秤多用于室內,環(huán)境較好,一般米用 膠封即可。室外使用或環(huán)境較惡劣,如粉塵等, 應采用全密封焊接型產品,防護等級不低于IP67。 如果環(huán)境潮濕或經常有煙霧等,還應采用不銹鋼 材料的全密封焊接型產品,防護等級達IP68,以 確保長期使用。電磁場對傳感器輸出信號產生影 響,應對稱重傳感器的屏蔽性進行檢查,看其是 否具有良好的抗電磁能力。易燃、易爆環(huán)境下工 作的稱重傳感器,應選用防爆稱重傳感器,這種 稱重傳感器的密封不僅要考慮其密閉性,同時要 考慮防爆強度等。如果室外使用,為防止老鼠等破 壞電纜,造成電子秤無法正常工作,最好選用裝配防 鼠電纜或全部電纜均帶金屬護線套的稱重傳感器。
二、傳感器輸出靈敏度與使用要求相匹配
根據(jù)標準,稱重傳感器靈敏度系列有: 1mV/V、1.5mV/V、2mV/V、2.5mV/V、3mV/V 等。 用戶可根據(jù)其后續(xù)儀表或變送器等信號調理裝置 的要求,選取合適的靈敏度。目前大多選用2mV/V靈敏度,如果需要較大信號輸入,則需選 用3mV/V靈敏度。
三、稱重傳感器裝配電纜與后續(xù)儀表及使用 狀態(tài)相匹配
稱重傳感器一般采用四芯或六芯電纜。如果 稱重傳感器電纜較長,為確保信號不致衰減太多, 同時確保不因供橋電壓波動影響信號穩(wěn)定,建議 使用六芯電纜稱重傳感器。
四、稱重傳感器輸出信號與接線盒相匹配
大家知道,多只稱重傳感器組秤需使用接線盒,組秤的稱重傳感器應使用同型號(包括同量 程、同準確度等級、同規(guī)格電纜及長度)的稱重 傳感器。
目前有串聯(lián)式接線盒及并聯(lián)式接線盒。串聯(lián) 式接線盒要求稱重傳感器輸出靈敏度接近一致, 一般不得超出標稱靈敏度的?.1%,即:2mV/V 靈敏度的,成組稱重傳感器靈敏度應控制在2.0± 0.002mV/V內;3mV/V靈敏度的,成組稱重傳感器 靈敏度應控制在3.0± 0.003mV/V內。
并聯(lián)式接線盒要求稱重傳感器電流系數(shù)接近 一致。此時應選用電流輸出型稱重傳感器。這里 的電流輸出,并非指輸出電流信號,而是指其電 流系數(shù)接近一致。電流系數(shù)以SC表示。SC=輸出 靈敏度m_/V /輸出電阻幻)。2mV/V靈敏度、 350Q阻抗的傳感器,SC值一般取0.005698mV/ V-Q ; 3mV/V靈敏度、350Q阻抗的稱重傳感器, SC值一般取0.008547mV/V*Q。該類稱重傳感器 配接并聯(lián)式接線盒,為保證電子秤的偏載易于調整, 同一衡器選用的稱重傳感器,其SC值偏差應控制 在土 0.000003mV/V-Q 左右。
五、稱重傳感器輸出信號與配套儀表相匹配
稱重傳感器和儀表的匹配公式:(稱重傳感器輸出靈敏度mV/Vx激勵電源電壓Vx秤的最大秤 量x 1000 / (秤的分度數(shù)x稱重傳感器的個數(shù)x 稱重傳感器量程),單位為M氣為便于計算, 此處秤的最大秤量與稱重傳感器量程取同一量。
例如:一個最大秤量為3t的平臺秤,分度數(shù) 為3000;秤體采用4只BM8H- 1.5t稱重傳感器, 靈敏度為2.0mV/V,儀表選用XK3190-A7+,供橋 電壓為8V。按上述公式計算得:
(2.0mV/Vx 8Vx 1000x 3000kg / (3000dx 4x 1500kg =2.67^ V/d。
XK3190-A7+儀表的輸入靈敏度為之2^ V/e。 電子秤取d=e,因此選用的稱重傳感器滿足儀表輸入 靈敏度的要求,能夠與所選儀表匹配。
六、 稱重傳感器數(shù)量及量程與電子秤的最大秤 量匹配
稱重傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大秤量 值、選用稱重傳感器的個數(shù)、秤體的自重、可能 產生的最大偏載及動載等因素綜合評價來確定。
對于案秤、小型臺秤、吊秤等使用單只稱重傳 感器的衡器,稱重傳感器量程x (60%?80% >承 載器(秤臺、容器、料斗等重量+衡器最大稱量。
對于多只稱重傳感器構成的衡器,應按以下 公式:
C=K0>< K2X K3X (Wmx+W)/N
其中:C---單個傳感器的額定量程;
W---承載器自重;
Wmax---衡器最大稱量;
N---衡器使用傳感器的數(shù)量;
K---保險系數(shù),一般取值在1.2?1.3; K!?沖擊系數(shù),一般取1.0?1.5;K---秤體的重心偏移系數(shù),一般取1.0 ?1.05;
K?風壓系數(shù),一般取1.0?1.05。 根據(jù)經驗,一般應使稱重傳感器工作在其 50%?80%量程內,但對于使用中有較大沖擊力的 衡器,在選用傳感器時,一般要擴大其量程,使 稱重傳感器工作在其量程的30%?60%之間,以 確保稱重傳感器的使用安全和長期穩(wěn)定性。
七、稱重傳感器準確度與衡器準確度相匹配 最后,也是最重要的問題,就是要確保稱重傳感器準確度與衡器準確度相匹配。
根據(jù)標準,稱重傳感器的最大分度數(shù)nLC>電子秤的檢定分度數(shù)n。對于一般III級秤,分度數(shù)不大 于3000的,可以選用C3級稱重傳感器。而對于 準確度要求較高的電子秤,分度數(shù)在4000或5000, 必須采用C5或C6級稱重傳感器,才能滿足設計 要求。
目前有不少電子秤廠商,盲目追求電子秤的分度 數(shù),采用C3級稱重傳感器,卻將電子秤的分度數(shù)做 到4000或5000,這是不符合科學規(guī)律的,電子秤的 實際誤差也是難以滿足設計要求的。
在實際的電子秤設計制造中,選用稱重傳感器既要考慮上述匹配關系,同時也需控制成本。在 滿足設計需要的前提下,不考慮稱重傳感器的某 些特殊功能,如使用單只稱重傳感器的電子秤,可 不要求靈敏度標準化等,可節(jié)省電子秤制造成本, 使其增強市場競爭力。