劉尹霞 訾貴昌

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

數(shù)字式傳感器在汽車(chē)衡中的角差校準(zhǔn)

劉尹霞 訾貴昌

（遼寧工程技術(shù)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，遼寧 阜新 123000）

介紹了數(shù)字式傳感器的優(yōu)點(diǎn)，及其在電子汽車(chē)衡中的應(yīng)用，經(jīng)過(guò)實(shí)踐總結(jié)，通過(guò)實(shí)例，分析角差的校準(zhǔn)方法。

數(shù)字式傳感器；角差；校準(zhǔn)

（一）序言

在工業(yè)過(guò)程控制中，由于生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)設(shè)備的可靠性有著較高的要求，采用了很多技術(shù)來(lái)保證測(cè)量和控制的可靠。稱(chēng)重系統(tǒng)希望能及時(shí)了解各個(gè)傳感器工作狀態(tài)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。由于傳統(tǒng)的稱(chēng)重方式是由多個(gè)模擬傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)接線(xiàn)盒并接后成為一路信號(hào)，每個(gè)傳感器的信號(hào)就不再是可獨(dú)立辨別的，儀表無(wú)法在線(xiàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)行故障定位，就很難滿(mǎn)足連續(xù)生產(chǎn)中高可靠性的要求，數(shù)字式傳感器應(yīng)運(yùn)而生，顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

（二）數(shù)字式傳感器在汽車(chē)衡中的應(yīng)用

數(shù)字稱(chēng)重傳感器是在傳統(tǒng)模擬稱(chēng)重傳感器基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代微電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的集成而發(fā)展起來(lái)的一種新型電子稱(chēng)重技術(shù)。它由模擬稱(chēng)重傳感器和數(shù)字化轉(zhuǎn)換（A/D）模塊兩部分組成，數(shù)字模塊是高度集成化的電子電路，采用SMT表面貼裝技術(shù)制成。數(shù)字稱(chēng)重傳感器采用RS485接口實(shí)現(xiàn)通訊，最多可外接 32只數(shù)字稱(chēng)重傳感器，可進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)偏載調(diào)節(jié)（四角調(diào)整），可自動(dòng)對(duì)單只傳感器尋址并讀取數(shù)據(jù)，可現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)修改傳感器編號(hào)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理，如顯示、標(biāo)定、發(fā)送、存儲(chǔ)、打印等功能。數(shù)字式傳感器具有可靠性高、有故障報(bào)警提示、一致性好，免標(biāo)定、角差容易調(diào)整、傳輸距離遠(yuǎn)，通信速度快，防作弊效果顯著等種種優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字式電子汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

圖1 數(shù)字式電子汽車(chē)衡系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

載荷（一般指貨物或貨車(chē)等）進(jìn)入承載器上，在物體重力作用下，使稱(chēng)重傳感器彈性體產(chǎn)生變形，粘貼于彈性體上的應(yīng)變計(jì)橋路阻抗失去平衡，輸出與重量數(shù)值成比例的電信號(hào)，經(jīng)傳感器內(nèi)部的放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器等電子元器件進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，輸出數(shù)字信號(hào)，各傳感器數(shù)字信號(hào)經(jīng)接線(xiàn)盒進(jìn)入稱(chēng)重顯示儀表直接顯示出稱(chēng)量數(shù)據(jù)。如果顯示儀表與計(jì)算機(jī)、打印機(jī)連接，儀表可同時(shí)把重量信號(hào)輸給計(jì)算機(jī)等設(shè)備，組成稱(chēng)量管理系統(tǒng)。

數(shù)字稱(chēng)重傳感器應(yīng)用于電子汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)具備以下特點(diǎn)：

（1）可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)，防雷性能好：數(shù)字傳感器防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68，增加了各種保護(hù)電路和防雷擊設(shè)計(jì)，保證了傳感器的正常工作。

（2）不間斷工作：數(shù)字稱(chēng)重系統(tǒng)能保障生產(chǎn)的連續(xù)性，儀表不但時(shí)刻監(jiān)測(cè)著各個(gè)數(shù)字傳感器的工作狀況，而且在發(fā)現(xiàn)某個(gè)傳感器故障時(shí)，可以自動(dòng)啟動(dòng)不間斷工作方式，仍然能保障一定時(shí)間一定精度下的稱(chēng)重，不至于造成生產(chǎn)停機(jī)。同時(shí)儀表會(huì)發(fā)出信號(hào)給用戶(hù)，定位故障傳感器要求更換。

（3）免標(biāo)定：數(shù)字傳感器在生產(chǎn)中已對(duì)傳感器輸出進(jìn)行了標(biāo)定，儀表讀取到的就是數(shù)字傳感器實(shí)際測(cè)量到的重量值，中間沒(méi)有任何損耗，因此可以實(shí)現(xiàn)免標(biāo)定。

（4）傳輸距離遠(yuǎn)、通信速度快、防作弊效果顯著：輸出數(shù)字信號(hào)，不易受到干擾，按照現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信協(xié)議傳輸，通信速度是普通 RS485的十倍，高速且具通信糾錯(cuò)能力，保證了數(shù)據(jù)快速可靠。由于協(xié)議的保密現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法作弊。

（5）角差容易調(diào)整：數(shù)字傳感器組成的秤體，只要在各角加一遍載荷，儀表即可計(jì)算出各點(diǎn)的角差系數(shù)，可自動(dòng)進(jìn)行秤的角差調(diào)整，免去了反復(fù)加載砝碼的麻煩，提高了效率。一遍加載即可完成角差調(diào)整，非常簡(jiǎn)便快捷。

（6）維護(hù)方便：使用軍標(biāo)的航空插頭，更換傳感器或電纜更方便，不用穿電纜線(xiàn)。由于傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，電纜線(xiàn)的長(zhǎng)度可根據(jù)需要改變，不會(huì)影響測(cè)量精度。

（7）系統(tǒng)整體成本低：雖然增加了電路板，但減少了調(diào)試及應(yīng)用成本，能夠進(jìn)行免標(biāo)定，更換傳感器不需重新標(biāo)定等，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了停機(jī)時(shí)間。

系統(tǒng)安裝好后開(kāi)始校角差，安裝沒(méi)有發(fā)生傾斜，作用力等于反作用力，從而沒(méi)有傾斜角度誤差。而如果有5 度的傾斜角度。假設(shè)F=30000kg ,其反作用力也就是傳感器感知的力為F’。

則 F’=(1/cos5)*30000kg=1.0038*30000kg=30114.6kg

那么角差為114.6kg。

實(shí)際工作中我們經(jīng)常用5t 的砝碼壓角差。F=5000kg其反作用力也就是傳感器感知的力為F’。

則 F’= (1/cos5) * 5000kg = 1.0038 * 5000kg = 5019kg

角差為19kg。

除了安裝平面的傾斜，還有的受力壓頭的安裝傾斜，另外還有壓頭和鋼球平面位置偏移造成的誤差。由于受力壓頭內(nèi)部為圓弧面，所以偏移一定距離后也會(huì)形成角差。在整個(gè)系統(tǒng)中，每個(gè)傳感器的各種角度傾斜會(huì)形成一個(gè)整體的影響，一般都是誤差累加。

（三）角差的校準(zhǔn)

模擬式調(diào)角差是一件繁瑣的事情，由于每個(gè)傳感器的輸入輸出電阻不能一致、零點(diǎn)輸出不能一致、靈敏度不能一致，調(diào)整時(shí)又會(huì)相互影響。沒(méi)有一定時(shí)間具體從事和摸索調(diào)試起來(lái)難度是很大的。而數(shù)字的調(diào)整就非常方便，即使有誤差調(diào)整時(shí)是不會(huì)相互影響的。步驟為：

A.設(shè)置儀表相關(guān)參數(shù)，如：分度值（壓角時(shí)一般取1 至10kg）、傳感器個(gè)數(shù)、量程等等。

B.空秤臺(tái)置零。

C.把砝碼放在秤臺(tái)中間進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定后顯示的總量值就是調(diào)角差的參考值。

D.校角差一般從1 號(hào)角開(kāi)始進(jìn)行，然后按順序一直到最后一個(gè)角。

比如5 噸砝碼放到一號(hào)角后，觀(guān)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??；如果小于5 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(hù)修改。

傳感器角差系數(shù)計(jì)算公式：K′= (1–E÷L)×K，其中加載砝碼為L(zhǎng)，其誤差為E，原傳感器角差系數(shù)為K，出廠(chǎng)時(shí)各傳感器角差系數(shù)為1.000。

例如：汽車(chē)衡壓角砝碼為10 噸，每一個(gè)角都?jí)阂淮?，然后記錄下?lái)。

在1號(hào)傳感器壓角顯示10002

在2號(hào)傳感器壓角顯示10000

在3號(hào)傳感器壓角顯示9998

在4號(hào)傳感器壓角顯示9996

在5號(hào)傳感器壓角顯示10000

在6號(hào)傳感器壓角顯示10000

在7號(hào)傳感器壓角顯示10000

在8號(hào)傳感器壓角顯示10000

其中1,3,4號(hào)傳感器有誤差需修改各傳感器角差系數(shù)，代入傳感器角差系數(shù)計(jì)算公式中計(jì)算結(jié)果如下：

1號(hào)傳感器角差系數(shù)=（1–(2÷10000））×1.0000=0.9998

3號(hào)傳感器角差系數(shù)=（1–(-2÷10000））1.0000=1.0002

4號(hào)傳感器角差系數(shù)=（1–(-4÷10000））×1.0000=1.0004

將計(jì)算結(jié)果輸入到各個(gè)傳感器輸出系數(shù)中，如誤差(E)很大，則需進(jìn)行多次調(diào)整。

[1] 孟立凡.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2005.

[2] 劉偉.傳感器原理及實(shí)用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.

[3] 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001.

[4] 唐文炳.電子衡器使用與維修[M].北京:中國(guó)計(jì)量出版社,2005.

TH715

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2011-03-15

劉尹霞（1976－），女，四川資陽(yáng)人，遼寧工程技術(shù)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院電氣工程系講師，碩士研究生，從事智能測(cè)試與控制的研究。