本文针对电子秤的设计制造,从各个角度对如何科学合理的选用传感器 提出了建议。
随着称重技术及电子技术的飞速发展,电阻 应变式测力/称重传感器在电子秤领域也得到了更加 广泛的应用。如何构建一台高精度电子秤以满足使 用,传感器的选用至关重要。科学合理的选用传 感器,必须把握好以下各类匹配关系,方能使传 感器发挥最大效用,电子秤达到设计要求。
一、传感器应用环境与结构型式相匹配
电子秤案秤(包括计价秤、计重秤、计数 秤、条码秤等)、台秤、吊秤、汽车衡、轨道衡等 多种型式,不同衡器需采用相适应的称重传感器。 一般来讲,案秤及小型台秤,量程均偏小,使用 单只传感器,以铝制平行梁称重传感器为主;部 分较大量程,采用合金钢或不锈钢平行梁传感器。 较大台秤(台面 1mx 1m、1.5mx 1.5m、 2mx 2m 等多采用四只悬臂梁称重传感器;汽车衡多采 用8只?12只悬臂梁、桥式或柱式称重传感器。 吊秤多采用单只S型或板式称重传感器。
根据其使用环境,对产品的防护等级也有相 应要求。案秤多用于室内,环境较好,一般米用 胶封即可。室外使用或环境较恶劣,如粉尘等, 应采用全密封焊接型产品,防护等级不低于IP67。 如果环境潮湿或经常有烟雾等,还应采用不锈钢 材料的全密封焊接型产品,防护等级达IP68,以 确保长期使用。电磁场对传感器输出信号产生影 响,应对称重传感器的屏蔽性进行检查,看其是 否具有良好的抗电磁能力。易燃、易爆环境下工 作的称重传感器,应选用防爆称重传感器,这种 称重传感器的密封不仅要考虑其密闭性,同时要 考虑防爆强度等。如果室外使用,为防止老鼠等破 坏电缆,造成电子秤无法正常工作,最好选用装配防 鼠电缆或全部电缆均带金属护线套的称重传感器。
二、传感器输出灵敏度与使用要求相匹配
根据标准,称重传感器灵敏度系列有: 1mV/V、1.5mV/V、2mV/V、2.5mV/V、3mV/V 等。 用户可根据其后续仪表或变送器等信号调理装置 的要求,选取合适的灵敏度。目前大多选用2mV/V灵敏度,如果需要较大信号输入,则需选 用3mV/V灵敏度。
三、称重传感器装配电缆与后续仪表及使用 状态相匹配
称重传感器一般采用四芯或六芯电缆。如果 称重传感器电缆较长,为确保信号不致衰减太多, 同时确保不因供桥电压波动影响信号稳定,建议 使用六芯电缆称重传感器。
四、称重传感器输出信号与接线盒相匹配
大家知道,多只称重传感器组秤需使用接线盒,组秤的称重传感器应使用同型号(包括同量 程、同准确度等级、同规格电缆及长度)的称重 传感器。
目前有串联式接线盒及并联式接线盒。串联 式接线盒要求称重传感器输出灵敏度接近一致, 一般不得超出标称灵敏度的?.1%,即:2mV/V 灵敏度的,成组称重传感器灵敏度应控制在2.0± 0.002mV/V内;3mV/V灵敏度的,成组称重传感器 灵敏度应控制在3.0± 0.003mV/V内。
并联式接线盒要求称重传感器电流系数接近 一致。此时应选用电流输出型称重传感器。这里 的电流输出,并非指输出电流信号,而是指其电 流系数接近一致。电流系数以SC表示。SC=输出 灵敏度m_/V /输出电阻幻)。2mV/V灵敏度、 350Q阻抗的传感器,SC值一般取0.005698mV/ V-Q ; 3mV/V灵敏度、350Q阻抗的称重传感器, SC值一般取0.008547mV/V*Q。该类称重传感器 配接并联式接线盒,为保证电子秤的偏载易于调整, 同一衡器选用的称重传感器,其SC值偏差应控制 在土 0.000003mV/V-Q 左右。
五、称重传感器输出信号与配套仪表相匹配
称重传感器和仪表的匹配公式:(称重传感器输出灵敏度mV/Vx激励电源电压Vx秤的最大秤 量x 1000 / (秤的分度数x称重传感器的个数x 称重传感器量程),单位为M氣为便于计算, 此处秤的最大秤量与称重传感器量程取同一量。
例如:一个最大秤量为3t的平台秤,分度数 为3000;秤体采用4只BM8H- 1.5t称重传感器, 灵敏度为2.0mV/V,仪表选用XK3190-A7+,供桥 电压为8V。按上述公式计算得:
(2.0mV/Vx 8Vx 1000x 3000kg / (3000dx 4x 1500kg =2.67^ V/d。
XK3190-A7+仪表的输入灵敏度为之2^ V/e。 电子秤取d=e,因此选用的称重传感器满足仪表输入 灵敏度的要求,能够与所选仪表匹配。
六、 称重传感器数量及量程与电子秤的最大秤 量匹配
称重传感器量程的选择可依据秤的最大秤量 值、选用称重传感器的个数、秤体的自重、可能 产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。
对于案秤、小型台秤、吊秤等使用单只称重传 感器的衡器,称重传感器量程x (60%?80% >承 载器(秤台、容器、料斗等重量+衡器最大称量。
对于多只称重传感器构成的衡器,应按以下 公式:
C=K0>< K2X K3X (Wmx+W)/N
其中:C---单个传感器的额定量程;
W---承载器自重;
Wmax---衡器最大称量;
N---衡器使用传感器的数量;
K---保险系数,一般取值在1.2?1.3; K!?冲击系数,一般取1.0?1.5;K---秤体的重心偏移系数,一般取1.0 ?1.05;
K?风压系数,一般取1.0?1.05。 根据经验,一般应使称重传感器工作在其 50%?80%量程内,但对于使用中有较大冲击力的 衡器,在选用传感器时,一般要扩大其量程,使 称重传感器工作在其量程的30%?60%之间,以 确保称重传感器的使用安全和长期稳定性。
七、称重传感器准确度与衡器准确度相匹配 最后,也是最重要的问题,就是要确保称重传感器准确度与衡器准确度相匹配。
根据标准,称重传感器的最大分度数nLC>电子秤的检定分度数n。对于一般III级秤,分度数不大 于3000的,可以选用C3级称重传感器。而对于 准确度要求较高的电子秤,分度数在4000或5000, 必须采用C5或C6级称重传感器,才能满足设计 要求。
目前有不少电子秤厂商,盲目追求电子秤的分度 数,采用C3级称重传感器,却将电子秤的分度数做 到4000或5000,这是不符合科学规律的,电子秤的 实际误差也是难以满足设计要求的。
在实际的电子秤设计制造中,选用称重传感器既要考虑上述匹配关系,同时也需控制成本。在 满足设计需要的前提下,不考虑称重传感器的某 些特殊功能,如使用单只称重传感器的电子秤,可 不要求灵敏度标准化等,可节省电子秤制造成本, 使其增强市场竞争力。