SCS多功能電子汽車衡培訓(xùn)資料

電子汽車衡培訓(xùn)資料1.機構(gòu)組成和工作原理

1.1基本組成部分：SCS系列電子汽車衡主要由承載器（以下稱為秤臺）、稱重傳感器（以下稱傳感器）、限位裝置、接線盒、和稱重顯示控制器儀表（以下稱稱重儀表）和信號電纜等件部件組成1.2工作原理：汽車開上秤臺，在重力作用下，秤臺將重力傳遞給傳感器，傳感器彈性體產(chǎn)生形變，貼附于彈性體應(yīng)變梁上的應(yīng)變計橋路失去平衡，輸出與重量成正比例的MV電壓信號，經(jīng)過線性放大，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)稱重儀表的微處理器對數(shù)字信號進行計算處理后直接顯示重量數(shù)據(jù)。1.3系統(tǒng)擴張：有的汽車衡，除基本組成部分外，又增加一些其他設(shè)備，如：計算機、打印機、大屏幕顯示器、刷卡器、自動抓拍系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、道桿、擴音指揮、交流凈化穩(wěn)壓電源和UPS等。1.3.1汽車衡系統(tǒng)及擴展框圖：〈圖一〉1.3.2配置表〈表1〉配置表〈表1〉1.3.3主要技術(shù)參數(shù)表〈表2〉參數(shù)名稱``型號2.稱重傳感器

2.1概念及原理2.1.1作用：稱重傳感器是把重量成比例轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。2.1.2電阻應(yīng)變式傳感器：利用電阻應(yīng)變效應(yīng)設(shè)計制造的傳感器，主要用于稱重和測力。2.1.3傳感器靈敏度及誤差概念：1）靈敏度：傳感器額定量程時的輸出電壓（用mV表示）與相應(yīng)激勵電壓（用V表示）的比值，即mV/V。2）非線性：傳感器進程校準(zhǔn)曲線偏離直線的最大偏差值，對額定輸出值的百分比。3）滯后誤差：從無載荷逐漸加載到額定載荷，然后逐漸卸載至零，在同一載荷點上，加載和卸載輸出值的最大差值對額定輸出值的百分比。4）重復(fù)性誤差：在相同的環(huán)境條件下，對傳感器反復(fù)加載到額定載荷并卸載，加載曲線同一載荷點上輸出值的最大差值對額定輸出的百分比。5）蠕變：在負荷不變（一般取為額定載荷），所有環(huán)境條件和其他變量也保持不變的情況下，稱重傳感器輸出隨時間的變化量，對額定輸出的百分比。2.1.4傳感器的分類（根據(jù)不同方式可分成不同的類別）：受力方式：拉式、壓式、梁式、復(fù)式；溫度：高溫、低溫、常溫；材料：合金鋼、不銹鋼、鋁合金；精度：C0.5~C10，還有D級；結(jié)構(gòu)：柱式/筒式、懸臂梁式、剪切梁式、板環(huán)式、S型、輪輻式等；輸出方式：模擬式、數(shù)字式。汽車衡上多為橋式（雙剪梁）、柱式和懸臂式（單剪梁）。2.1.5傳感器的補償及計算：原理圖〈圖二〉R1、R2、R3、R4為電阻應(yīng)變片（無應(yīng)變時為350Ω或700Ω或1000Ω）作用：直接感受彈性體的應(yīng)變。Rto為零點溫度補償電阻作用：用來把空載條件下由于環(huán)境溫度的變化而引起的零點漂移加以補償。材料：金屬純鎳電阻、鎳質(zhì)箔柵特性：對溫度敏感Rzo為零點調(diào)整電阻作用：把傳感器的空載輸出信號調(diào)整到要求范圍。材料：康銅絲（電阻溫度系數(shù)較?。┨匦裕簩囟炔幻舾蠷M為輸出溫度補償電阻（彈性模量補償電阻）作用：補償因環(huán)境溫度變化造成的傳感器滿負荷輸出變化。材料：鎳絲或鎳片電阻特性：對溫度敏感RM’：RM線性化電阻作用：調(diào)整RM的補償效果。材料：金屬膜電阻特性：對溫度不敏感RL為線性調(diào)整電阻作用：調(diào)整傳感器的天然非線性誤差，使其呈線性。材料：半導(dǎo)體應(yīng)變器特性：對溫度敏感RL’：為RL線性化電阻作用：調(diào)整RL的補償效果。材料：金屬膜電阻特性：對溫度不敏感Rs為靈敏度調(diào)整電阻作用：用來調(diào)整傳感器的靈敏度，使其具有互換性和一致性。材料：康銅絲（漆包）特性：對溫度不敏感Rj為輸入阻抗調(diào)整電阻作用：規(guī)范傳感器輸入阻抗，使傳感器參數(shù)規(guī)范化。材料：金屬膜電阻特性：對溫度不敏感電橋失衡原理工作原理組成部分：傳感元件+敏感元件+測量電路即：Fδ

ε

△R△UF作用下，R1、R3壓縮，R2、R4拉伸，由公式：R=，得R1、R3縮小，R2、R4增大。〈圖三〉計算公式：UB=[R2/(R1+R2)]×Ui；UD=[R3/(R3+R4)]×Ui；UO=UB-UD=[R2/(R1+R2)]×Ui-[R3/(R3+R4)]×Ui=()Ui=[]Ui=[]Ui

=[]Ui……….（1）當(dāng)傳感器空載時，U0=0，R2R4-R1R3=0，R2R4=R1R3或=此時為電橋平衡，實際上空載時應(yīng)變電阻值大小很接近，即R1=R2=R3=R4=R，設(shè)壓載荷后，R1=R-△R，R2=R+△R，R3=R-△R，R4=R+△R。則式（1）：U。=[]Ui=[]Ui=[]Ui=[]Ui=Ui

=Ui……….（2）由（2）式看出：傳感器的輸出信號電壓與橋壓大小成正比，與電阻的變化率成反比。在已知供橋壓Ui，輸出信號U0和應(yīng)變電阻阻值的情況下，可以計算出應(yīng)變電阻的變化量。例如：設(shè)：1）靈敏度K=2mV/V，2）應(yīng)變片電阻R1=700Ω和R2=350Ω時，要求分別計算的值解：據(jù)上式（2）：因為U0=KUi，則（2）式應(yīng)變?yōu)镵=所以

△R1=700Ω×2mV

=700Ω×0.002V

=1.4Ω

△R2=350Ω×2mV

=350Ω×0.002V

=0.7Ω

〈圖四〉2.1.6對裝有N只傳感器的衡器總輸出信號電壓的估算：（1）均勻載荷稱重系統(tǒng)E=KU（對于并聯(lián)法）式中E——傳感器輸出的總電壓（mV）N——傳感器個數(shù)。K——傳感器靈敏系數(shù)（mV/V）。W——加載量（t）。WH——單只傳感器額定載荷（t）。U——傳感器供橋電壓（V）。例如：一臺120t的汽車衡，選用30t傳感器8只，供橋電壓為5V，靈敏系數(shù)K=2mV/V，并聯(lián)接法。問：1）加15t砝碼時，總輸出電壓是多少毫伏？2）若分度值是20kg，問一個分度對應(yīng)多大的信號電壓？解：根據(jù)信號電壓公式：

1）E=KU=2×5×=0.625（mV）

2）一個分度值（20kg）對應(yīng)的信號電壓為：

=0.00083（mV）=0.83（μV）

（2）不均勻載荷稱重系統(tǒng)E=（對于并聯(lián)系統(tǒng)）式中E——傳感器總輸出電壓（mV）。n——傳感器個數(shù)。Ei——第i只傳感器的輸出電壓（mV）。2.2傳感器好壞的判斷2.2.1首先測量傳感器的橋壓和輸出信號電壓（設(shè)橋壓10V）（1）如果空載時輸出電壓在1mv之內(nèi)，可判定為好；（2）如果空載時輸出變到大于1mv或低于1mv，說明傳感受損，若信號能穩(wěn)定，可湊乎使用；（3）如果空載時輸出變?yōu)閹资练?，說明彈性體曾經(jīng)承受過超限大負荷，發(fā)生永久性變形或電路有問題，需更換；（4）如果空載時輸出變?yōu)檩^大的負信號，說明傳感器內(nèi)部電路系統(tǒng)有問題，需更換。2.2.2測量傳感器電路部對外殼和對屏蔽線的絕緣電阻、20MΩ檔應(yīng)為無窮大。如果絕緣不好，就可能有干擾電壓串入信號回路，引起儀表指示不穩(wěn)定。如果電阻太小，有可能使稱重系統(tǒng)不能使用。2.2.3測量傳感器四條引出線間的電阻值。（1）測量傳感器輸入電阻應(yīng)為：370Ω~410Ω（各廠家產(chǎn)品不同），該值有別或770Ω~810Ω（各廠家產(chǎn)品不同），該值有別輸出電阻應(yīng)為：350Ω~353Ω（各廠家產(chǎn)品不同），有1~3Ω差別750Ω~753Ω（各廠家產(chǎn)品不同），有1~3Ω差別（2）測量傳感器各條引出線之間電阻的對稱性，假設(shè)為：紅（橋壓+），黑（橋壓-），綠（信號+），白（信號-）?！熬G”對“紅”的電阻≈“綠”對“黑”的電阻；“白”對“紅”的電阻≈“白”對“黑”的電阻；“黑”對“綠”的電阻=“黑”對“白”的電阻；“紅”對“綠”的電阻=“紅”對“白”的電阻。若不對稱則有可補償電阻開路，造成靈敏度降低，造成大臺面汽車衡、角差調(diào)不過來，車停在秤臺的不同位置時顯示不同。盡管稱量有指示且穩(wěn)定，也不能使用，須更換傳感器。對于四只傳感器的動態(tài)衡，如果空秤臺時，信號為負值，如果儀表不能測負信號，秤不能使用時，可在接線盒內(nèi)的對應(yīng)端子上并接100K級左右的大電阻（接在紅綠或黑白線之間），使信號變正，能夠恢復(fù)使用。傳感器故障多數(shù)出在引出電纜部分，造成零漂或數(shù)字不穩(wěn)（如砸損、剝線損絕緣、線間進水等）所以，對傳感器電纜的保護極其重要。2.3稱重傳感器技術(shù)參數(shù)（以QS型為例）〈表3〉2.4選擇傳感器2.4.1傳感器結(jié)構(gòu)型式選擇：（1）必須始終保證重物的重力線通過傳感器的承重軸線。（2）傳感器本身應(yīng)有良好的抗側(cè)向力能力（有迅速復(fù)位能力和保護裝置）。2.4.2傳感器量程的選擇：公式LH=式中LH——傳感器額定容量。WH——傳感器在稱重系統(tǒng)中總的最大稱量（凈重）。W0——總皮重。N——傳感器個數(shù)。α——系數(shù)。

α根據(jù)以下使用條件確定：當(dāng)N個傳感器均勻受力，且無振動、沖擊條件下工作時，α=1.1~1.3。當(dāng)偶爾有沖擊、振動工作時α=1.3~1.5。當(dāng)有重復(fù)的沖擊、振動條件下進行動態(tài)稱重時α=1.7。當(dāng)N個傳感器不均勻受載時，根據(jù)偏載可能形成的最大載荷乘以上述系數(shù)α即可。3.汽車衡安裝3.1汽車衡土建基礎(chǔ)3.1.1大臺面汽車衡的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分為無基坑、淺基坑和深基坑三種。如下：（1）深基坑基礎(chǔ)：（如圖五）優(yōu)點：1）秤臺下面空間較大，人可以進去，站著身子清理雜物；2）好檢查傳感器受力情況；3）積水可用水泵抽出。缺點：施工時挖土方量大，混凝土用量多。（很少用）（2）淺基坑基礎(chǔ)：用的較少。必須設(shè)置排水管道，確保下暴雨時傳感器不淹入水中。當(dāng)安裝稱臺的空地較短時，用這種結(jié)構(gòu)。（如圖六）優(yōu)點：無引坡，占地小。缺點：1）易被雨水浸泡傳感器；2）坑下通風(fēng)不好，傳感器的絕緣電阻容易因受潮濕下降，使稱重信號中串入干擾電壓，影響計量。3）基坑中的雜物較難清理。（3）無基坑基礎(chǔ):用的最多。（推薦用）（如圖七）優(yōu)點：1）傳感器安裝基礎(chǔ)預(yù)埋板高于地平面（至少和地平面平），傳感器一般不會被水泡。2）秤臺底部通氣好，濕度較小，傳感器的絕緣電阻不易被破壞；3）秤臺下面的雜物較易清理。缺點：1）秤臺基礎(chǔ)有引坡；2）占地較長。3.1.2基礎(chǔ)施工要求：（1）挖土方：必須挖至當(dāng)?shù)貎鐾辆€以下。1）主基礎(chǔ)部分素土夯實：地耐力，50t以下的秤不小于10t/m2，100以上的秤不小于15t/m2。2）引道部分、較薄。注：第一層：3?7灰土墊層：3份石灰，七份粘土，根據(jù)坑深決定厚度，一般不小于100mm厚；第二層：C10素砼100mm厚（無鋼筋）；第三層：C20鋼筋混凝土500~600mm厚；第四層：1?2、5水泥沙漿20mm厚，抹面。

（2）筑梁式基礎(chǔ)較合理，節(jié)省水泥，但支模板較麻煩。在預(yù)埋基礎(chǔ)板時，必須保地腳螺絲和預(yù)埋板的正確位置，為此建議采用二次灌漿的辦法來定位地腳螺栓和底板，尤其是底板的水平度和標(biāo)高誤差必須符合圖紙要求。基礎(chǔ)施工完畢后，必須注意養(yǎng)護，混凝土未達到設(shè)計強度不得安裝秤臺。磅房必須設(shè)置一根接地樁，接地電阻小于4Ω。信號電纜的穿線管不得打死彎，一般不要有接頭，不得有毛刺?；A(chǔ)混凝土內(nèi)的橫鋼筋網(wǎng)需對50%以上的交叉點用16號鐵絲捆扎起來，地腳螺栓、接地樁都與鋼筋網(wǎng)連接起來，形成分布式接地網(wǎng)，接地電阻小于4Ω。穿信號電纜的金屬管也必須與接地網(wǎng)相連。基礎(chǔ)施工前，要仔細閱讀基礎(chǔ)施工圖紙，要會看圖，要看懂圖，嚴(yán)格按圖施工。3.2安裝秤臺汽車衡基礎(chǔ)土建部分完成并且已過了養(yǎng)護期，硬度超過28天，硬度的80%以上才允許安裝秤臺。3.2.1安裝秤臺前的準(zhǔn)備：清除基坑中的雜物，清理預(yù)埋板上的污垢、焊瘤等，一定要保證安裝面平整；檢查預(yù)埋秤坑護邊角鋼的高度，要確保放上稱臺后，秤臺和護邊角鋼的高度差小于2mm；用長皮尺檢查秤坑兩側(cè)護邊是否平行且對稱（可用拉對角線方法，要求兩條對角線長度差小于5mm，同時檢查秤坑的長度尺寸）。檢查預(yù)埋板是否水平，有兩方面內(nèi)容：一是預(yù)埋板本身的水平度（可用水平尺），若不平，傳感器傾斜受力，計量性能肯定不好；二是各個預(yù)埋板要求在一個平面內(nèi)（可用水準(zhǔn)儀）。檢查預(yù)埋板下面的混凝土是否墊扎實（可用小錘敲擊，聽聲音較清晰，若有回聲說明沒有埋填結(jié)實）。希望把檢查結(jié)果填入安裝報告中，并給用戶講清楚，有可能出現(xiàn)回零和線性度不好。檢查接地樁對預(yù)埋板的電阻值。應(yīng)該是連通的，若不通也要做好記錄，并告訴用戶，說明防雷性能差。若有排水通道，要檢查是否暢通3.2.2稱臺就位秤坑內(nèi)各傳感器附近墊上方木，使秤臺置入秤坑時，傳感器不接觸上壓頭。用起重機將稱臺吊起落入秤坑內(nèi)，（起吊時鋼絲繩對臺平的角度不得小于45o），擺放到合適的位置。用千斤頂（或起重設(shè)備）抬起秤臺，抽掉墊在秤臺下的方木，擺正上壓頭，慢慢松開千斤頂，使秤臺徐徐落下，這里特別注意的是上壓頭一定要反復(fù)觀察，對準(zhǔn)傳感器中心。臺板就位后，檢查臺邊間隙和中縫，應(yīng)滿足要求。臺板就位后，檢查每只傳感器是否都吃上力（可用手轉(zhuǎn)動鋼球是否已經(jīng)轉(zhuǎn)不動了）臺板就位后，把各臺傳感器的激勵線都接上，用萬用表mV檔檢查其輸出信號大小并臨時記錄，從而確定各臺傳感器的受力程度。（特別說明：我們要記錄的是每只傳感器被秤臺壓上后，增加信號的大小——即壓上秤臺的信號減去空載信號）調(diào)整使各傳感器受力大小基本一致：若為四只傳感器的秤臺用加墊片方法使各傳感器增加的信號應(yīng)調(diào)整為一樣大，其差值不大于10%；若為多于四傳感器的秤，秤臺中間的傳感器受力大約是頭上傳感的1.95倍左右。若使用鋼球傳力的傳感器，可用撬桿多晃動晃動秤臺，或人站在臺面上左右晃動。有條件的話，叫一臺重車上秤臺，重復(fù)碾壓，使鋼球碗進一步對準(zhǔn)，墊片進一步扎實。然后再去測量各傳感器的輸出，重新調(diào)整。4.新安裝汽車衡的

角差調(diào)整同一臺汽車停在未經(jīng)調(diào)整的汽車衡稱臺不同位置時，稱重儀表顯示的數(shù)值往往不完全相同，這就需要進行角差調(diào)整。4.1角差產(chǎn)生的主要原因：（1）傳感器參數(shù)的不一致性，特別是靈敏系數(shù)的不同（應(yīng)變片、彈性體及制造工藝差異造成），避免方法：提前對傳感器配對，靈敏度大小盡量接近。（2）傳感器受力不均如：秤臺設(shè)計缺陷——強度不夠，傳力不合理等；土建基礎(chǔ)缺陷——耐力不夠，基礎(chǔ)板不平，板下填埋不扎實等；安裝不當(dāng)——該擰緊的螺絲不緊，球碗未對準(zhǔn)，秤臺活動不靈活等。4.2減小角差的方法1）傳感器配對出廠提前對傳感器配對，挑選靈敏度大小接近的傳感器裝在一臺秤中，同時應(yīng)考慮輸出阻抗。在一個有N只稱重傳感器的汽車衡中，各傳感器能全并聯(lián)工作的條件是：式中：Si（i=1、2、…、N）——各臺傳感器的靈敏度Ri（i=1、2、…、N）——各臺傳感器的輸出阻抗當(dāng)Ri相等時，只看靈敏度Si的大小即可。2）在基礎(chǔ)、秤臺等制作安裝下功夫，使傳感器受力合理。3）各傳感器信號電纜長度相等。4.3通過接線盒調(diào)整角差在秤臺墊平、各傳感器受力基本均衡基礎(chǔ)上，進行角差調(diào)整。4.3.1介紹幾種接線盒的電路原理及優(yōu)缺點（以每臺秤裝四只傳感器為例說明）（1）一種古老的傳感器串聯(lián)電路（已不用），在19世紀(jì)50年代到60年代初，瑞士諾爾頓的環(huán)式傳感器是8條線引出，內(nèi)部沒有聯(lián)成電橋，而是每一只應(yīng)變片引出兩條線，在接線盒內(nèi)通過接線端子聯(lián)成惠斯登電橋，每一橋臂上有四只應(yīng)變片串聯(lián)（四只傳感器各取一只），而且壓負荷后的阻值增加片都接在橋路對臂上，阻值減少片也都接在橋路另兩個對臂上。這種電橋的角差調(diào)整只能在接線盒內(nèi)并聯(lián)大阻值固定電阻，如圖中并的R〈圖八〉優(yōu)點：a)只用一個供電源；b)輸出電壓信號大（相當(dāng)于四個傳感器串聯(lián)信號）。缺點：a)輸出電阻大（當(dāng)放大器輸入阻抗不夠大時，信號損失大）；b)抗干擾性能差。（2）一種信號串聯(lián)電路：〈圖九〉該電路是通過調(diào)整供橋電源EXC的大小來調(diào)角差的。優(yōu)點：a)調(diào)整角差特別容易；b)信號大。缺點：a)用的電源多、成本高；b)輸出電阻大。我公司過去用的動態(tài)汽車衡用這種接線盒。（3）一種兩兩并聯(lián)再串聯(lián)電路。〈圖十〉a)信號大小相當(dāng)于1只傳感器的兩倍；b)用2個供橋電源。調(diào)角差：調(diào)電源時，兩只同時變，此電路現(xiàn)在很少見。（4）一種調(diào)分流電流的并聯(lián)電路：〈圖十一〉該電路是通過調(diào)整接線盒的10K電位器來調(diào)角差的。優(yōu)點：a)只有一個電源，省成本；b)電路簡單；c)輸出阻抗小。缺點：a)調(diào)節(jié)范圍小，約5e；b)調(diào)角差時影響輸出零點。（5）單調(diào)傳感