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“數(shù)字式汽車衡”是汽車衡的更新?lián)Q代產(chǎn)品，它是將傳統(tǒng)電子汽車衡數(shù)/模轉(zhuǎn)換機(jī)制由稱重顯示器提前到傳感器內(nèi)，即引入了數(shù)字式稱重傳感器，所以，它具有傳統(tǒng)電子汽車衡不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，代表著電子汽車衡最先進(jìn)的技術(shù)水平。

1 數(shù)字式稱重傳感器原理和發(fā)展

傳統(tǒng)的模擬式稱重傳感器輸出的是模擬信號(hào)，顧名思義，數(shù)字式稱重傳感器輸出的就是數(shù)字信號(hào)。由于模擬稱重傳感器電阻應(yīng)變轉(zhuǎn)換原理決定了其固有的輸出模擬信號(hào)小、輸出距離短、抗干擾能力差、安裝調(diào)拭不方便等缺點(diǎn)，早在上世紀(jì)80年代人們?cè)趥鞲衅鳉?nèi)內(nèi)置了放大與A/D轉(zhuǎn)換電路，即模擬式傳感器+數(shù)字變送（放大與A/D電路），構(gòu)成了第一代“數(shù)字式稱重傳感器”，克服了模擬稱重傳感器的信號(hào)小、傳輸距離短、抗干擾能力差等缺點(diǎn)。但由于傳感器的各項(xiàng)指標(biāo)受本身的制造、補(bǔ)償和調(diào)整工藝所決定，所以，沒(méi)有突破原有功能。目前，該類傳感器使用比較普遍。第二代數(shù)字式稱重傳感器是在第一代的基礎(chǔ)上增加了傳感器軟件智能化補(bǔ)償，叫做數(shù)字式智能化稱重傳感器。通過(guò)數(shù)字補(bǔ)償電路和工藝，可以進(jìn)行線性、滯后、蠕變等補(bǔ)償，內(nèi)裝溫度傳感器，通過(guò)補(bǔ)償軟件可進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度補(bǔ)償，地址可調(diào)，便于應(yīng)用與互換，遠(yuǎn)程診斷與校正?？傮w上講，這一階段的數(shù)字式智能化傳感器主要體現(xiàn)在傳感器本身的智能化補(bǔ)償與校正上。然而，嚴(yán)格意義上講，數(shù)字式智能化傳感器的智能化不僅僅反映在傳感器本身的智能化補(bǔ)償與校正上，更重要的是要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的智能化。第三代數(shù)字式智能稱重傳感器由模擬式傳感器、數(shù)字變送（放大與A/D轉(zhuǎn)換）、傳感器軟件補(bǔ)償和智能化自控軟件組成，它具有敏感功能，能夠完成稱重信號(hào)檢測(cè)和處理、邏輯判斷、閉環(huán)控制、雙向通信、循環(huán)自檢和自診斷、自動(dòng)校正和補(bǔ)償、自動(dòng)計(jì)算等全部或大部分功能，克服了第二代數(shù)字式稱重傳感器的缺點(diǎn)。它既可以是整體型集成化結(jié)構(gòu)，也可以是分離型模塊化結(jié)構(gòu)。最新的第三代數(shù)字智能化稱重傳感器已應(yīng)用于各種智能化閉環(huán)控制多用途、多分量測(cè)量與高速動(dòng)態(tài)數(shù)字信號(hào)處理以及網(wǎng)絡(luò)通訊場(chǎng)合。

數(shù)字傳感器內(nèi)核的工作流程主要包括以下四個(gè)步驟：

第一，傳感器的毫伏信號(hào)從應(yīng)變計(jì)輸出以后，直接到放大器的前端。模擬段的信號(hào)專用導(dǎo)線長(zhǎng)度只有很短的8毫米，最大限度地保證導(dǎo)線不會(huì)引入誤差和電磁信號(hào)干擾。

第二，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)超低噪音精密儀表放大器放大后送至A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器采用目前全世界最高精度的24位轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部分辨率可達(dá)0.6×10-9。保證模擬段的信號(hào)幾乎沒(méi)有任何損耗和引入任何干擾，確保信號(hào)轉(zhuǎn)換無(wú)誤差。

第三，數(shù)字傳感器的核心處理器CPU對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理。主要是對(duì)各種環(huán)境參數(shù)變化引起的弱小誤差進(jìn)行計(jì)數(shù)字傳感器內(nèi)核的工作流程主要包括以下四個(gè)步驟：第一，傳感器的毫伏信號(hào)從應(yīng)變計(jì)輸出以后，直接到放大器的前端。模擬段的信號(hào)專用導(dǎo)線長(zhǎng)度只有很短的8毫米，最大限度地保證導(dǎo)線不會(huì)引入誤差和電磁信號(hào)干擾。

第二，模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)超低噪音精密儀表放大器放大后送至A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器采用目前全世界最高精度的24位轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部分辨率可達(dá)0.6×10-9。保證模擬段的信號(hào)幾乎沒(méi)有任何損耗和引入任何干擾，確保信號(hào)轉(zhuǎn)換無(wú)誤差。

第三，數(shù)字傳感器的核心處理器CPU對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理。主要是對(duì)各種環(huán)境參數(shù)變化引起的弱小誤差進(jìn)行計(jì)算和修正，其中包括：零點(diǎn)修正、線性修正、靈敏度溫度修正、重力加速度修正、滯后補(bǔ)償、蠕變補(bǔ)償、零點(diǎn)跟蹤等。第四，CPU把處理好的數(shù)據(jù)通過(guò)RS485接口輸出。RS485信號(hào)能實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)通訊，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)1.2km，可在惡劣的電磁干擾背景環(huán)境下可靠工作。

2 數(shù)字式稱重傳感器的應(yīng)用技巧

隨著數(shù)字傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字傳感器的應(yīng)用越來(lái)越普及，特別是在汽車衡中的應(yīng)用更加廣泛。數(shù)字式電子汽車衡主要由數(shù)字式傳感器、數(shù)字接線盒和數(shù)字稱重儀表組成，數(shù)字傳感器電纜線接口定義和數(shù)字傳感器的安裝成為影響數(shù)字式電子汽車衡性能好壞的兩個(gè)關(guān)鍵因素。

2.1數(shù)字傳感器電纜線接口定義方法

以柱式數(shù)字傳感器為例，其安裝尺寸和接線方式同普通模擬式傳感器完全一致，如下所示。

（1）Read紅色電源+接穩(wěn)壓直流+12V+12VDC

（2）Black黑色電源-接電源地GND

（3）Green綠色信號(hào)+接RS485信號(hào)正RS485+

（4）White白色信號(hào)-接RS485信號(hào)負(fù)RS485-（5）Yellow黃色屏蔽接外殼地

2.2使用時(shí)要注意以下事項(xiàng)

請(qǐng)使用線性電源（電池、變壓器穩(wěn)壓后輸出的電源），不要使用開(kāi)關(guān)電源。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源的紋波和鏈波都比較大，不適合做高精度的測(cè)量電源。

電源的電壓必須穩(wěn)定且噪音小，電壓為直流12V，輸出電流≥800mA，推薦輸出電流為1000mA。

數(shù)字傳感器允許最小可工作的電壓為7V，最大的工作電壓可達(dá)到15V，推薦使用電壓為12V。只要電壓在（7～15）V之間的電源都可以使用，但低于7V的傳感器就不能可靠。

啟動(dòng)，如果電壓處于掉電復(fù)位的臨界點(diǎn)，有可能處于頻繁啟動(dòng)的狀態(tài)，這對(duì)傳感器是極為不利的。如果電壓高于15V數(shù)字傳感器的功耗將會(huì)升高，同時(shí)熱噪音將會(huì)影響測(cè)量精度，如果電壓高于20V將導(dǎo)致內(nèi)部芯片過(guò)熱燒毀。

線接錯(cuò)時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾正。雖然數(shù)字傳感器內(nèi)部有多重保護(hù)電路，能保證在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)損壞內(nèi)部電子線路，但長(zhǎng)時(shí)間下去還是會(huì)損壞數(shù)字傳感器的。

2.3數(shù)字傳感器的安裝技巧

以最常見(jiàn)的120t靜態(tài)電子汽車衡為例。數(shù)字式電子汽車衡的安裝要求與模擬式的基本一致，都遵循以下標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T7723-2002固定式電子衡器、GB/T14249.1-1993電子衡器安裝要求、GB/T14249.2-1993電子衡器通用技術(shù)條件。

120t靜態(tài)電子汽車衡底下由8個(gè)30噸橋式傳感器支撐。理論最大載荷稱量為240t，但考慮安全系數(shù)的關(guān)系一般作為120t使用。國(guó)標(biāo)規(guī)定使用時(shí)顯示分度值為50公斤，終端客戶一般喜歡把顯示分度值設(shè)置成20kg。數(shù)字傳感器的具體安裝步驟如下：第一，把8個(gè)數(shù)字式傳感器按照編號(hào)安裝到秤臺(tái)下面的支撐處。為了安裝、調(diào)試、維護(hù)、檢修等相關(guān)管理工作的方便，應(yīng)對(duì)傳感器的安裝位置進(jìn)行規(guī)劃，每個(gè)編號(hào)位置就是固定安裝相應(yīng)編號(hào)的傳感器。然后把1至8號(hào)的傳感器安裝到1#到8#的位置上。第二，把每個(gè)傳感器的電纜連接到數(shù)字接線盒內(nèi)，一般以傳感器在秤臺(tái)下的實(shí)際位置一一對(duì)應(yīng)排好號(hào)碼，按局部放大圖對(duì)每一個(gè)傳感器進(jìn)行接線，旋緊螺栓即可，注意不要用力過(guò)度以免滑牙。第三，制作一條信號(hào)總線，把數(shù)字接線盒和數(shù)字儀表連接。信號(hào)總線的連接器引腳方法如圖所示進(jìn)行焊接。儀表接口一般為DB9孔式（俗稱母頭），所以要用DB9針式（俗稱公頭）進(jìn)行對(duì)接。

2.4數(shù)字傳感器的調(diào)試

數(shù)字傳感器安裝好以后要進(jìn)行角差調(diào)試。模擬式傳感器的角差調(diào)試是一件非常繁瑣事，由于每個(gè)傳感器的輸入輸出電阻阻值不一致、零點(diǎn)輸出不一致、靈敏皮不一致，調(diào)整時(shí)又會(huì)相互影響，因此，對(duì)于沒(méi)有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)，調(diào)試起來(lái)難度走很大，花費(fèi)的時(shí)間也很長(zhǎng)。而數(shù)字傳感器的調(diào)整就非常方便，以上面的問(wèn)題都不存在，即使有誤差，調(diào)整時(shí)也不會(huì)相互影響，具體的角差調(diào)試方法如下：第一步，設(shè)置儀表相關(guān)參數(shù)，如分度值（壓角時(shí)一般讀取1至10kg）、傳感器個(gè)數(shù)、量程等等。第二步，空秤臺(tái)置零。第三步，把砝碼放在秤臺(tái)中間進(jìn)行標(biāo)定、標(biāo)定后顯示的總重量值就是調(diào)角差的參考值。第四步，校角差一般從1號(hào)角開(kāi)始進(jìn)行，然后安順序一直校到最后一個(gè)角。比如用5噸砝碼放到一號(hào)角后，觀察儀表讀數(shù)，如果大于5噸則把儀表中對(duì)應(yīng)的角差系數(shù)變?。蝗绻∮?噸則把角差系數(shù)變大。每一個(gè)傳感器在儀表中都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的角差系數(shù)可供用戶修改（出廠時(shí)各傳感器角差系數(shù)為1.0000）。

3 結(jié)束語(yǔ)

電子汽車衡引入數(shù)字式稱重傳感器，大大提升了電子衡器的性能指標(biāo)，也給衡器技術(shù)注入了新的生命力。在衡器技術(shù)數(shù)字式、智能型、網(wǎng)絡(luò)信息化的發(fā)展進(jìn)程中必定會(huì)發(fā)揮重要的作用。它用先進(jìn)的數(shù)字式智能稱重傳感器和數(shù)字式稱重顯示儀表，使汽車衡整體性能更優(yōu)，環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)，稱重智能化程度更高，從而大大提升了電子汽車衡的高新技術(shù)品質(zhì)，使得電子汽車衡走上了數(shù)字化的道路。

 

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