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电子秤称重传感器的选择要领及其故障判断方法

本文叙述电子秤称重传感器的分类及工作原理,类型选择及注意事项,安装数量和量程的选择,准确度等级的选择要求,以及电子秤称重传感器故障的判断方法。
一、概述
目前,我国电子秤种类繁多,可以根据技术外观用途等进行分类,按用途可分为:商用零售秤,贸易或工业用电子台秤、电子吊钩、连续累计秤、非连续累计秤、定量包装秤、检验秤等。电子秤基本组成有称重传力机械、称重传感器、测量显示装置、供桥电源等组成,其中一个最重要的部件就是称重传感器,称重传感器被喻为电子秤的心脏,它的性能在很大程度上决定了电子秤的准确度和稳定性。
二、电子秤称重传感器的分类及工作原理
电子秤称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类,其中以电阻应变式使用最广。其原理是利用半导体压阻效应制造的一种新型的传感器,其基片可直接作为测量传感元件,扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时,各电阻值将发生变化,电桥就会产生相应的不平衡输出。它具有制造方便,成本低廉等特点,但由于半导体材料对温度极为敏感,所以其性能受温度影响较大,产品的一致性较差。
三、电子秤称重传感器类型的选择及注意事项
选用电子秤称重传感器,首先要考虑的是电子秤传感器使用的实际工作环境,这对能否正确选用电子秤传感器具有至关重要的作用,它关系到电子秤传感器能否正常可靠安全运行,以及电子秤传感器的使用寿命。因此,根据不同的使用环境选择不同类型的电子秤传感器。
电子秤传感器类型的选择主要取决于称量的类型和安装空间,保证安装合适,称量安全可靠,此外要充分听从生产制造厂家的意见和建议。一般而言,厂家会根据传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构形式、弹性体的材质等特点规定传感器的适用范围。如:柱式传感器适用于电子秤、动态轨道衡、大吨位料斗秤等;铝式悬臂梁传感器适用于计价秤、平台秤、案秤等;钢式悬臂梁传感器适用于料斗秤、电子皮带秤、分选秤等;钢质桥式传感器适用于轨道衡、地磅、天车秤等。具体有如下几点注意事项:
1.高温环境工作场所传感器选择
高温环境对电子秤传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。因此对于高温环境下工作的传感器,应采用耐高温电子秤传感器。
2.电磁场对传感器输出紊乱信号的影响
在此情况下,应对电子秤传感器的屏蔽性进行严格检查,看其是否具有良好的抗电磁能力。
3.潮湿粉尘场所传感器选择
在潮湿粉尘等环境条件下应选用密闭性能良好的传感器,以免造成电子秤传感器短路。不同的电子秤传感器其密封的方式不同,其密闭性存在着很大差异。常见的密封有密封胶充填或涂覆;橡胶垫机械紧固密封;焊接(氩弧焊、等离子束焊)和抽真空充氮密封。从密封效果来看,焊接密封为最佳,充填涂覆密封胶为最差。对于室内干净、干燥环境下工作的传感器,可选择涂胶密封的传感器,而对于一些在潮湿粉尘性较高的环境下工作的传感器,应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的地磅传感器。
4. 腐蚀性强的场所传感器选择
如酸性、碱性对电子秤传感器造成弹性体受损或产生短路等影响,应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩,抗腐蚀性能好且密闭性好的地磅传感器。
5.易燃易爆场所传感器选择
在易燃易爆环境下工作的传感器对必须选用防爆传感器,这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性,还要考虑到防爆强度,以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。
四、电子秤称重传感器安装数量和量程的选择
电子秤传感器数量的选择,可以根据地磅的用途、秤体需要支撑的点数进行确定。而支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则进行确定。通常,秤体有几个支撑点就选用几只传感器,但对于特殊的秤体如电子吊钩秤就只能采用一个传感器,而机电结合秤就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。
电子秤传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用地磅传感器的个数、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。通常,电子秤传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷,其称量的准确度就越高。但实际使用时,由于加在传感器上的载荷除被称物体外,还存在如秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷。因此,选用电子秤传感器量程时,要考虑多方面的综合因素,以保证电子秤传感器的安全和寿命。
电子秤传感器量程的计算。在充分考虑到影响秤体的各个因素后,经过大量的实验而确定的。应遵循如下计算公式:
C=K.0×K.1×K.2×K.3×(WMAX+W)/N
其中:C—单个传感器的额定量程;
W—秤体自重;
WMAX—被称物体的最大值;
N—秤体所采用支撑点的数量(即传感器数量);
K.0—保险系数,一般取值在1.2~1.3之间;
K.1—冲击系数;
K.2—秤体的重心偏移系数;
K.3—风压系数
量程选择举例说明:例如一台100t的地磅,最大秤量是100t,秤体自重为23t,采用8只传感器,根据现场和使用情况,选取保险系数K.0=1.25,冲击系数K.1=1.18,重心偏移系数K.2=1.03,风压系数K.3=1.02,试确定单个传感器的额定量程。
解:根据传感器量程计算公式:C=K.0×K.1×K.2×K.3×(WMAX+W)/N,可得:C=1.25×1.18×1.03×1.02×(100+23)/8=23.82t.
因此,可根据所选传感器系列中的量程档级,选用23.82t上一档级的传感器即可.
称重传感器工作范围通常在其30%~70%量程内最好,但对于一些在使用过程中存在较大冲击力的地磅,如动态轨道衡、动态地磅部分平台秤等,在选用传感器时,一般要扩大其量程,使传感器工作范围在其量程的20%~30%之内,使传感器的称量留有较大的裕量,以保证传感器的使用安全和寿命.
五、电子秤称重传感器准确度等级的选择要求
电子秤称重传感器的准确度等级包括电子秤传感器的非线性、蠕变、滞后、重复性、灵敏度、零点温度系数,灵敏度温度系数等技术指标。对地磅传感器等级的选择必须满足下列两个条件:
1. 满足称重仪表输入的要求
称重仪表是对传感器的输出信号经过放大、A/D转换等处理之后显示称量结果的.
因此,称重传感器的输出信号必须大于或等于称重仪表要求的输入信号大小,即将传感器的输出灵敏度代入传感器和称重仪表的匹配公式,计算结果必须大于或等于称重仪表要求的输入灵敏度.称重传感器和称重仪表的匹配公式如下:
(传感器输出灵敏度×传感器激励电压×电子秤地磅的分度值)/(传感器的个数×传感器量程)。
准确度等级举例说明:一台15t料斗秤,最大秤量15t,分度值为5KG,地磅采用3只10t传感器,量程为10t,输出灵敏度为2±0.1%MV/V,供桥电压为8VDC;地磅选用PA8110A称重仪表,采用的称重传感器能否与选用的称重仪表匹配?
解:PA8110A称重仪表的输出灵敏度为0.4UV/d,因此根据传感器和仪表的匹配公式可得:称重仪表的实际输入信号为:
(传感器输出灵敏度×传感器激励电压×地磅分度值)/(传感器的个数×传感器量程)=(2×8×5)/(3×10×1000)=0.00266mV/d=2.66UV/d>0.4UV/d.
答:因采用的传感器满足称重仪表输入灵敏度的要求,所以称重传感器能够与所选称重仪表匹配。
2. 满足整台电子秤准确度的要求
在对电子秤传感器准确度选择的时候,应使电子秤传感器的准确度略高于理论计算值。这是因为,理论计算值往往受到客观条件的限制,如秤体的强度稍差,仪表的性能不是很好、电子秤的工作环境比较恶劣等因素,都直接影响到地磅的准确度要求。故在选择传感器准确度等级时,要从上述多方面综合。
六、电子秤传感器故障的判断方法
1. 电阻测量方法
要判断电子秤传感器的好坏,就需要用仪器进行相应的测量。首先要了解电子秤传感器的基本原理核计术参数。只要是应变片电桥式的传感器大部分都是四线制的,有输入电压UI和输出电压UO,可见输出和输入都是一个电压信号。输入信号一般是一个恒压电源,一般为5V~12V,通常用E+和E-表示,而输出信号是一个MV/V的比例电压信号,这个输出信号是随着传感器所受压力的变化而变化的。仪表需要采集的就是这个输出信号,然后将其转换成所需要的数字。
2. 电子秤传感器颜色和数量的区别
各个厂家的电子秤传感器基本原理基本都是一样的,但是在电子秤传感器线的颜色和数量方面却不大相同。比如六线制的电子秤传感器,两根SENSE(反馈)线也都是接在传感器的输入信号E+和E-上的,因此可以忽略这两根反馈线或将其合二为一(电源与输入线并联)。每根电缆线的颜色会表示线所起作用,这些会在传感器的标签或者说明书、技术手册上有标识。国产的电子秤传感器,大部分线序的电缆线的颜色定义为EX+红,EX-黑,SIG+绿,SIG-白,也有传感器颜色为EX+红,EX-黑,SIG+绿,SIG-黄,还有定义是红输入(E+)蓝反馈(+)白输出S-)黄反馈(-)黑输入(E-)绿输出(S+)传感器的输入阻抗为402+6Ω,输出阻抗为350+3Ω。常用到的传感器的输出阻抗为400Ω左右,而输出阻抗为350Ω左右(统称为350Ω传感器)同时有些厂家的传感器还有输入阻抗为1066+10Ω,输出阻抗为1000+10Ω的,这一类传感器统称为1kΩ低功耗传感器。由此可见,电阻为400Ω左右的两根线是传感器的激励(输入端,E+和E-的电阻),这也是传感器任意测量时两根线之间最大的电阻,而两根线输出端电阻为350Ω左右的为输出端。
七、结束语
称重传感器是电子秤一个最核心的感应部件,它的大小变化可决定着电子秤的性能和仪表显示的数值。在选用称重传感器的时候,一定要根据运用场所和用途选择合适的传感器,切勿单纯追求高等级的传感器,而是既要考虑满足电子秤的准确度要求,又要考虑其成本。因此,选择性价比高传感器必能为企业创造出更好的经济价值。
 
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