稱重傳感器資料.doc

稱重系統(tǒng)介紹 工作原理： 稱重系統(tǒng)一般分為兩個部份，信號采集部分和信號處理及顯示部分。信號采集部分一般通過傳感器或者變送器實現(xiàn)，信號采集的準(zhǔn)確程度對裝載機(jī)的稱量的準(zhǔn)確度至關(guān)重要。 1、靜態(tài)稱重系統(tǒng) 常用于對現(xiàn)有車輛，由于現(xiàn)場沒有適當(dāng)?shù)姆Q量設(shè)備，而用戶又需要進(jìn)行計量以進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算時，鑒于用戶對改裝成本的需求，通常會選用靜態(tài)計量方式。 靜態(tài)計量稱重設(shè)備組成：壓力傳感器（1個或2個，視精度要求而定）+普通稱重顯示儀表（必要時可選配打印機(jī)）+安裝附件（引壓管或過程接口等）。 靜態(tài)稱量的一般特點： 1）、每次稱量時，稱重斗的位置要求一致，以保證稱量的準(zhǔn)確性，從而影響了稱重效率；2）、設(shè)備功能較少，許多工作需要手工協(xié)助完成，如記錄、計算等； 3）、適用于短期作業(yè)場所，不需要大量的數(shù)據(jù)處理； 4）、成本低，對一些個體經(jīng)營單位或小單位比較適合； 5）、涉及的參數(shù)少，安裝調(diào)試比較方便。 2、動態(tài)稱重系統(tǒng) 對車站、港口等大型單位的裝載計量，應(yīng)選擇動態(tài)稱重系統(tǒng)，以滿足快速、連續(xù)計量與大量數(shù)據(jù)管理的需求。 動態(tài)計量稱重設(shè)備主要包括：壓力傳感器（2只）+動態(tài)控制儀表（帶打印功能）+安裝附件。 動態(tài)計量稱重設(shè)備的主要功能特點： 1）、累計裝載，重量設(shè)定、顯示和超重報警功能； 2）、單斗重量稱重和累計、顯示功能； 3）、貨車車型選擇或輸入功能，貨車車號錄入功能； 4）、操作者、裝載機(jī)編號和裝車站代號輸入功能； 5）、作業(yè)時間(年,月,日,時,分)記錄功能； 6）、作業(yè)基本數(shù)據(jù)存儲、打印與查詢功能； 7）、采用動態(tài)采樣和模糊算法,實現(xiàn)動態(tài)標(biāo)定和動態(tài)稱量,無須停斗,舉升過程中自動稱重； 8）、使用裝載機(jī)電源供電。 9）、采用雙液壓傳感器及高精度A/D轉(zhuǎn)換器，精度更高。 10）、可設(shè)置自動置零或手動置零。隨著技術(shù)的進(jìn)步,由稱重傳感器制作的電子衡器已廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè),實現(xiàn)了對物料的快速、準(zhǔn)確的稱量，特別是隨著微處理機(jī)的出現(xiàn)，工業(yè)生產(chǎn)過程自動化程度化的不斷提高，稱重傳感器已成為過程控制中的一種必需的裝置，從以前不能稱重的大型罐、料斗等重量計測以及吊車秤、汽車秤等計測控制，到混合分配多種原料的配料系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝中的自動檢測和粉粒體進(jìn)料量控制等，都應(yīng)用了稱重傳感器，目前，稱重傳感器幾乎運用到了所有的稱重領(lǐng)域。 高速定量分裝系統(tǒng) 本系統(tǒng)由微機(jī)控制稱重傳感器的稱重和比較，并輸出控制信號，執(zhí)行定值稱量，控制外部給料系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，實行自動稱量和快速分裝的任務(wù)。 系統(tǒng)采用MCS51單片機(jī)和V/F電壓頻率變換器等電子器件，其硬件電路框圖如圖1所示，用8031作為中央處理器，BCD拔碼盤作為定值設(shè)定輸入器，物料裝在料斗里，其重量使傳感器彈性體發(fā)生變形，輸出與重量成正比的電信號，傳感器輸出信號經(jīng)放大器放大后，輸入V/F轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的頻率信號直接送入8031微處理器中，其數(shù)字量由微機(jī)進(jìn)行處理。微機(jī)一方面把物重的瞬時數(shù)字量送入顯示電路，顯示出瞬時物重，另一方面則進(jìn)行稱重比較，開啟和關(guān)閉加料口、放料于箱中等一系列的稱重定值控制。 在整個定值分裝控制系統(tǒng)中，稱重傳感器是影響電子秤測量精度的關(guān)鍵部件，選用GYL_3應(yīng)變式稱重測力傳感器。四片電阻應(yīng)變片構(gòu)成全橋橋路，在所加橋壓U不變的情況下，傳感器輸出信號與作用在傳感器上的重力和供橋橋壓成正比，而且，供橋橋壓U的變化直接影響電子稱的測量精度，所以要求橋壓很穩(wěn)定。毫伏級的傳感器輸出經(jīng)放大后，變成了0_10V的電壓信號輸出，送入V/F變換器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，其輸出端輸出的頻率信號加到單片機(jī)8031定時器1的計數(shù)、輸入端T1上。在微機(jī)內(nèi)部由定時器0作計數(shù)定時，定時器0的定時時間由要求的A/D轉(zhuǎn)換分辯率設(shè)定。 定時器1的計數(shù)值反映了測量電壓大小即物料的重量。在顯示的同時，計算機(jī)還根據(jù)設(shè)定值與測量值進(jìn)行定值判斷。測量值與給定值進(jìn)行比較，取差值提供PID運算，當(dāng)重量不足，則繼續(xù)送料和顯示測量值。一旦重量相等或大于給定值，控制接口輸出控制信號，控制外部給料設(shè)備停止送料，顯示測量終值，然后發(fā)出回答令，表示該袋裝料結(jié)束，可進(jìn)行下袋的裝料稱重。 圖2所示為自動稱重和裝料裝置。每個裝料的箱子或袋子沿傳送帶運動，直到裝有料的電子稱下面，傳送帶停止運動，電磁線圈2通電，電子稱料斗翻轉(zhuǎn)，使料全部倒入箱子或袋子中，當(dāng)料倒完，傳送帶馬達(dá)再次通電，將裝滿料的箱子或袋子移出，并保護(hù)傳送帶繼續(xù)運行，直到下一次空袋或空箱切斷光電傳感器的光源，與此同時，電子稱料箱復(fù)位，電磁線圈1通電，漏斗給電子秤自動加料，重量由微機(jī)控制，當(dāng)電子秤中的料與給定值相等時，電磁線圈1斷電，彈簧力使漏斗門關(guān)上。裝料系統(tǒng)開始下一個裝料的循環(huán)。當(dāng)漏斗中的料和傳送帶上的箱子足夠多時，這個過程可以持續(xù)不斷地進(jìn)行下去。必要時，工作人員可以隨時停止傳送帶，通過拔碼盤輸入不同的給定值，然后再啟動，即可改變箱或袋中的重量。 電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理招聘(廣告)電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。 由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。一、電阻應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。 設(shè)有一個金屬電阻絲，其長度為L，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作，這種材料的泊松系數(shù)是。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為R：R = L/S（） （21） 當(dāng)他的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長L，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少r。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作。 對式（2-1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。我們有：R = L/S + L/S SL/S2 （22） 用式（2-1）去除式（2-2）得到R/R = / + L/L S/S （23） 另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = r2，則 s = 2r*r，所以S/S = 2r/r （24） 從材料力學(xué)我們知道r/r = -L/L （25） 其中，負(fù)號表示伸長時，半徑方向是縮小的。是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式（24）（25）代入（2-3），有R/R = / + L/L + 2L/L=（1 + 2（/）/（L/L）*L/L= K *L/L （2-6）其中K = 1 + 2 +（/）/（L/L） （-） 式（2-6）說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關(guān)系。 需要說明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質(zhì)決定的一個常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān)，不同的材料的K值一般在1.73.6之間；其次K值是一個無因次量，即它沒有量綱。 在材料力學(xué)中L/L稱作為應(yīng)變，記作，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便常常把它的百萬分之一作為單位，記作。這樣，式（-）常寫作：R/R = K (28)二、彈性體 彈性體是一個有特殊形狀的結(jié)構(gòu)件。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達(dá)到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個高品質(zhì)的應(yīng)變場（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。 以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應(yīng)力分布。 設(shè)有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。 肓孔底部中心是承受純剪應(yīng)力，但其上、下部分將會出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，若把應(yīng)變片貼在這里，則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應(yīng)變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點的應(yīng)變表達(dá)式，而不再推導(dǎo)。 = （3Q（1+）/2Eb）*（B（H2-h2）+bh2）/ （B（H3-h3）+bh3） （2-9）其中：Q-截面上的剪力；E-揚氏模量：泊松系數(shù)；B、b、H、h為梁的幾何尺寸。 需要說明的是，上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是“局部”情況，而應(yīng)變片實際感受