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浅析数字汽车衡对模拟汽车衡的优越性

本文介绍了传统的模拟称重传感器和数字称重传感器的工作原理,介绍了称重传感器主要的技术参数,以及数字汽车衡对模拟汽车衡的优越性,预测了汽车衡的技术发展趋势。 
一、模拟式称重传感器的工作原理
从工作原理上分,模拟称重传感器可分为电阻应变式、电容式、电感式、压磁式、压电式和振弦式等等,其中使用最广泛的是电阻应变式称重传感器。本文将以柱形电阻应变式称重传感器为例,介绍其工作原理。
柱形称重传感器的工作原理如图1所示,电阻应变片粘贴在弹性敏感元件上并组成电桥;弹性体的应变值随着被测物体的重量而改变;电阻应变片的电阻值将随着弹性体的应变而同步地变化,从图1可以看出,在一个合金圆柱型的弹性体上,纵向和横向上粘贴R1/R2/R3/R4四个应变片,当弹性体从上往下受力时,其横向拉伸,纵向压缩,使粘贴在其表面上的应变片同步地变形而改变电阻值,由于由应变片连接成平衡电桥,应变电阻的变化会引起电桥的不平衡,传感器从而输出与所载物体的重量成正比的信号,以30t模拟传感器为例,其满量程时输出信号是30MV.

二、数字称重传感器的工作原理
数字称重传感器工作原理如图2所示,它由模拟传感器、放大器、A/D转换器、CPU、存储器(内含补偿软件和自控软件),电源和通讯模块组成。一般的数字传感器只有AD转换和通讯功能,比如我公司的“DIGITAL LOAD CELLS”,更高级的智能型数字传感器能自动对传感器的零点、温度、非线性、滞后、蠕变性能等进行数字化补偿,最后输出数字信号。比如”POWERCELL RLOAD CELLS”.

三、称重传感器的技术指标

额定载荷和灵敏度是模拟传感器的最重要的两个技术指标,额定载荷俗称量程,是指传感器能保证测量精度的最大承受重量,灵敏度等于额定载荷下的净输出电压除以激励电压,最常见的是2MV/V,数字传感器只有额定载荷而没有灵敏度指标,只有内码,例如10万或20万,每个数字传感器都有唯一的编码(即ID),在组装成地磅后,相互互补干扰。
四、数字式汽车衡对模拟式汽车衡的优越性
我们先看某客户原来用来测量磷矿石采用的是100t模拟称重传感器的汽车衡,在2012年二期项目新上了100t数字称重传感器的地磅,在2014年原有的100t模拟称重传感器的汽车衡也改造成数字式汽车衡,从使用和维护来看,数字式地磅相比模拟式汽车衡有很多的优越性,主要体现在以下几点:
1.由于数字式汽车衡使用数字通讯手段,输出信号抗干扰能力强,并提高了系统的防雷击能力。原来使用模拟称重传感器地磅的时候,碰到雷雨天气,不但不敢使用,在管理上还要求关电躲避雷击,而数字式汽车衡在雷雨天气照样过磅。
2.数字式汽车衡用软件对传感器自动进行角差调整、零点补偿、线性修正等性能补偿,更好解决了偏载及温度影响与时间效应造成的蠕变问题,彻底消除温漂和时漂的影响,减小了汽车衡的系统误差,大大提高了汽车衡的稳定性和可靠性。
3.数字式汽车衡改善了电子衡器的维护特性与互换性,当某一个传感器发生故障时,能及时准确判断那个传感器并更换,或者在系统里将数字传感器进行必要设置后,仍能保证汽车衡的一定的工作能力,而模拟传感器发生故障,只能打开接线盒测量每一个传感器的毫伏值,逐一排查,费时费力。
4.数字式汽车衡通过应用软件就能进行自检与校正,简化了汽车衡的标定、调整过程。而模拟式汽车衡标定时需要用精密仪表测量传感器的毫伏值,然后不断地细致地调整接线盒的定位器,也是费时费力。
5.数字式传感器采用RS485串行通信方式,传输长度可达1200m,而模拟传感器的接口传输距离一般为20—30m.100吨台面比较大,8只传感器分布四周,这对模拟式地磅酒意味着磅房位置必须紧靠着秤台,而数字式地磅传感器布线就很自由,通过在台面四周加装摄像头,磅房位置基本上可以随心所欲的安排,对于经常过超载的重车的汽车衡,磅房的位置可是关系到计磅工作人员安全的大事。
6.数字式地磅的接线盒是通信接口,只是通过RS485或RS232连到专用的终端或计算机,因为“简单“所以数字接线盒基本没有故障率,而模拟接线盒,集放大,消除角差,信号的叠加等功能于一身,因为”复杂“,所以模拟接线盒故障率高,常见的有导线氧化接触不良,受潮绝缘下降,定位器损坏等故障。
7.从我公司的汽车衡采购指导上看,模拟式传感器的使用寿命在5年左右,而数字式传感器使用寿命可以达到10年以上,在客户实际使用中证明,模拟式传感器使用寿命一般3-5年,经过几年的使用,还没有发生数字传感器损坏的情况。
五、总结
经过客户几年的使用比较,数字式汽车衡相比模拟式汽车衡,它具有更好地稳定性;防雷效果好,更容易标定;更容易调整角差,磅房可以放置更安全的位置,更容易维护等优点,另外,虽然数字式汽车衡一次性投入要大一点,但使用中的维护成本要比模拟式汽车衡更低,因此,小编认为数字式汽车衡是汽车衡发展的必然趋势。
 
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