介紹了數字式傳感器的優(yōu)點(diǎn)，及其在地磅中的應用，經(jīng)過(guò)實(shí)踐總結，通過(guò)實(shí)例，分析角差的校準方法。

(一）序言

在工業(yè)過(guò)程控制中，由于生產(chǎn)的連續運轉，對設備的可 靠性有著(zhù)較高的要求，采用了很多技術(shù)來(lái)保證測量和控制的 可靠。稱(chēng)重系統希望能及時(shí)了解各個(gè)傳感器工作狀態(tài)，并及 時(shí)發(fā)現故障。由于傳統的稱(chēng)重方式是由多個(gè)模擬傳感器的信 號經(jīng)過(guò)接線(xiàn)盒并接后成為一路信號，每個(gè)傳感器的信號就不 再是可獨立辨別的，儀表無(wú)法在線(xiàn)發(fā)現問(wèn)題，進(jìn)行故障定位， 就很難滿(mǎn)足連續生產(chǎn)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(yōu)勢。

(二）數字式傳感器在地磅中的應用

數字稱(chēng)重傳感器是在傳統模擬稱(chēng)重傳感器基礎上，結合 現代微電子技術(shù)、微型計算機技術(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(shù)制成。數字稱(chēng)重傳感器采用RS485接口實(shí)現 通訊，最多可外接32只數字稱(chēng)重傳感器，可進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng) 偏載調節（四角調整），可自動(dòng)對單只傳感器尋址并讀取數據， 可現場(chǎng)自動(dòng)修改傳感器編號，可實(shí)現對數據的處理，如顯示、 標定、發(fā)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(zhù)等種種優(yōu)點(diǎn)。數 字式地磅稱(chēng)重系統的結構框圖如圖1所示：

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(jīng)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(jìn)行相應的數據處理，輸出數字信號，各傳感器數字信 號經(jīng)接線(xiàn)盒進(jìn)入稱(chēng)重顯示儀表直接顯示出稱(chēng)量數據。如果顯 示儀表與計算機、打印機連接，儀表可同時(shí)把重量信號輸給 計算機等設備，組成稱(chēng)量管理系統。

數字稱(chēng)重傳感器應用于地磅稱(chēng)重系統具備以下特點(diǎn)：

（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(chēng)重系統能保障生產(chǎn)的連續性， 儀表不但時(shí)刻監測著(zhù)各個(gè)數字傳感器的工作狀況，而且在發(fā) 現某個(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。 同時(shí)儀表會(huì )發(fā)出信號給用戶(hù)，定位故障傳感器要求更換。

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

（4）傳輸距離遠、通信速度快、防作弊效果顯著(zhù)：輸出 數字信號，不易受到干擾，按照現場(chǎng)總線(xiàn)通信協(xié)議傳輸，通 信速度是普通RS485的十倍，高速且具通信糾錯能力，保證 了數據快速可靠。由于協(xié)議的保密現場(chǎng)無(wú)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(diǎn)的角差系數，可自動(dòng)進(jìn) 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(jiǎn)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(xiàn)。由于傳輸的是數字信號，電纜線(xiàn) 的長(cháng)度可根據需要改變，不會(huì )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(jìn)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(shí)間。

系統安裝好后開(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

模擬式調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試起 來(lái)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(shí)是不會(huì )相互影響的。步驟為：

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

B.空秤臺置零。

C.把砝碼放在秤臺中間進(jìn)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(kāi)始進(jìn)行，然后按順序一直到最 后一個(gè)角。

比如5噸砝碼放到一號角后，觀(guān)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(gè)傳感器在儀表中都有一個(gè)對應的角差系數 可供用戶(hù)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(chǎng)時(shí)各傳 感器角差系數為1.000。

例如：地磅壓角砝碼為10噸，每一個(gè)角都壓一次，然 后記錄下來(lái)。

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))X1.0000=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) ) X 1. 0000=1. 0004 將計算結果輸入到各個(gè)傳感器輸出系數中，如誤差(E)很 大，則需進(jìn)行多次調整。