數字式傳感器在汽車衡中的角差校準

劉尹霞 訾貴昌

（遼寧工程技術大學應用技術學院，遼寧 阜新 123000）

數字式傳感器在汽車衡中的角差校準

劉尹霞 訾貴昌

（遼寧工程技術大學應用技術學院，遼寧 阜新 123000）

介紹了數字式傳感器的優點，及其在電子汽車衡中的應用，經過實踐總結，通過實例，分析角差的校準方法。

數字式傳感器；角差；校準

（一）序言

在工業過程控制中，由于生產的連續運轉，對設備的可靠性有著較高的要求，采用了很多技術來保證測量和控制的可靠。稱重系統希望能及時了解各個傳感器工作狀態，并及時發現故障。由于傳統的稱重方式是由多個模擬傳感器的信號經過接線盒并接后成為一路信號，每個傳感器的信號就不再是可獨立辨別的，儀表無法在線發現問題，進行故障定位，就很難滿足連續生產中高可靠性的要求，數字式傳感器應運而生，顯示出獨特的優勢。

（二）數字式傳感器在汽車衡中的應用

數字稱重傳感器是在傳統模擬稱重傳感器基礎上，結合現代微電子技術、微型計算機技術的集成而發展起來的一種新型電子稱重技術。它由模擬稱重傳感器和數字化轉換（A/D）模塊兩部分組成，數字模塊是高度集成化的電子電路，采用SMT表面貼裝技術制成。數字稱重傳感器采用RS485接口實現通訊，最多可外接 32只數字稱重傳感器，可進行手動/自動偏載調節（四角調整），可自動對單只傳感器尋址并讀取數據，可現場自動修改傳感器編號，可實現對數據的處理，如顯示、標定、發送、存儲、打印等功能。數字式傳感器具有可靠性高、有故障報警提示、一致性好，免標定、角差容易調整、傳輸距離遠，通信速度快，防作弊效果顯著等種種優點。數字式電子汽車衡稱重系統的結構框圖如圖1所示：

圖1 數字式電子汽車衡系統的組成結構

載荷（一般指貨物或貨車等）進入承載器上，在物體重力作用下，使稱重傳感器彈性體產生變形，粘貼于彈性體上的應變計橋路阻抗失去平衡，輸出與重量數值成比例的電信號，經傳感器內部的放大器、A/D轉換器、微處理器等電子元器件進行相應的數據處理，輸出數字信號，各傳感器數字信號經接線盒進入稱重顯示儀表直接顯示出稱量數據。如果顯示儀表與計算機、打印機連接，儀表可同時把重量信號輸給計算機等設備，組成稱量管理系統。

數字稱重傳感器應用于電子汽車衡稱重系統具備以下特點：

（1）可靠性高,抗干擾能力強，防雷性能好：數字傳感器防護等級達到IP68，增加了各種保護電路和防雷擊設計，保證了傳感器的正常工作。

（2）不間斷工作：數字稱重系統能保障生產的連續性，儀表不但時刻監測著各個數字傳感器的工作狀況，而且在發現某個傳感器故障時，可以自動啟動不間斷工作方式，仍然能保障一定時間一定精度下的稱重，不至于造成生產停機。同時儀表會發出信號給用戶，定位故障傳感器要求更換。

（3）免標定：數字傳感器在生產中已對傳感器輸出進行了標定，儀表讀取到的就是數字傳感器實際測量到的重量值，中間沒有任何損耗，因此可以實現免標定。

（4）傳輸距離遠、通信速度快、防作弊效果顯著：輸出數字信號，不易受到干擾，按照現場總線通信協議傳輸，通信速度是普通 RS485的十倍，高速且具通信糾錯能力，保證了數據快速可靠。由于協議的保密現場無法作弊。

（5）角差容易調整：數字傳感器組成的秤體，只要在各角加一遍載荷，儀表即可計算出各點的角差系數，可自動進行秤的角差調整，免去了反復加載砝碼的麻煩，提高了效率。一遍加載即可完成角差調整，非常簡便快捷。

（6）維護方便：使用軍標的航空插頭，更換傳感器或電纜更方便，不用穿電纜線。由于傳輸的是數字信號，電纜線的長度可根據需要改變，不會影響測量精度。

（7）系統整體成本低：雖然增加了電路板，但減少了調試及應用成本，能夠進行免標定，更換傳感器不需重新標定等，提高了系統可靠性，降低了停機時間。

系統安裝好后開始校角差，安裝沒有發生傾斜，作用力等于反作用力，從而沒有傾斜角度誤差。而如果有5 度的傾斜角度。假設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。

實際工作中我們經常用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。由于受力壓頭內部為圓弧面，所以偏移一定距離后也會形成角差。在整個系統中，每個傳感器的各種角度傾斜會形成一個整體的影響，一般都是誤差累加。

（三）角差的校準

模擬式調角差是一件繁瑣的事情，由于每個傳感器的輸入輸出電阻不能一致、零點輸出不能一致、靈敏度不能一致，調整時又會相互影響。沒有一定時間具體從事和摸索調試起來難度是很大的。而數字的調整就非常方便，即使有誤差調整時是不會相互影響的。步驟為：

A.設置儀表相關參數，如：分度值（壓角時一般取1 至10kg）、傳感器個數、量程等等。

B.空秤臺置零。

C.把砝碼放在秤臺中間進行標定，標定后顯示的總量值就是調角差的參考值。

D.校角差一般從1 號角開始進行，然后按順序一直到最后一個角。

比如5 噸砝碼放到一號角后，觀察儀表讀數，如果大于5噸則把儀表中對應的角差系數變??；如果小于5 噸則把角差系數變大。每一個傳感器在儀表中都有一個對應的角差系數可供用戶修改。

傳感器角差系數計算公式：K′= (1–E÷L)×K，其中加載砝碼為L，其誤差為E，原傳感器角差系數為K，出廠時各傳感器角差系數為1.000。

例如：汽車衡壓角砝碼為10 噸，每一個角都壓一次，然后記錄下來。

在1號傳感器壓角顯示10002

在2號傳感器壓角顯示10000

在3號傳感器壓角顯示9998

在4號傳感器壓角顯示9996

在5號傳感器壓角顯示10000

在6號傳感器壓角顯示10000

在7號傳感器壓角顯示10000

在8號傳感器壓角顯示10000

其中1,3,4號傳感器有誤差需修改各傳感器角差系數，代入傳感器角差系數計算公式中計算結果如下：

1號傳感器角差系數=（1–(2÷10000））×1.0000=0.9998

3號傳感器角差系數=（1–(-2÷10000））1.0000=1.0002

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

將計算結果輸入到各個傳感器輸出系數中，如誤差(E)很大，則需進行多次調整。

[1] 孟立凡.傳感器原理及應用[M].北京:國防工業出版社,2005.

[2] 劉偉.傳感器原理及實用技術[M].北京:電子工業出版社,2006.

[3] 何希才.傳感器及其應用電路[M].北京:電子工業出版社,2001.

[4] 唐文炳.電子衡器使用與維修[M].北京:中國計量出版社,2005.

TH715

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1008-1151(2011)06-0102-01

2011-03-15

劉尹霞（1976－），女，四川資陽人，遼寧工程技術大學應用技術學院電氣工程系講師，碩士研究生，從事智能測試與控制的研究。