一、 電子汽車(chē)衡的工作原理
被稱(chēng)重物或載重汽車(chē)停在秤臺(tái)上，在重力的作用下，秤臺(tái)將重力傳遞至傳感器，導(dǎo)致附著在傳感器上的彈性體發(fā)生變形，則彈性體應(yīng)變梁上的應(yīng)變電阻片及橋路失去平衡，輸出與重量數(shù)值成正比的電信號(hào)，經(jīng)線(xiàn)性放大器將信號(hào)放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，由儀表內(nèi)的微處理機(jī)對(duì)重量信號(hào)進(jìn)行處理后直接顯示重量數(shù)。配置打印機(jī)后，即可打印稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)；如配置計(jì)算機(jī)，可將計(jì)量數(shù)直接輸入稱(chēng)重管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。
二、 電子汽車(chē)衡的組成
承重和傳力部分：將物體的重量傳遞給稱(chēng)重傳感器的全部裝置，包括稱(chēng)重臺(tái)面、吊掛連接單元、安全限位裝置、地面固定件和基礎(chǔ)設(shè)施等。
稱(chēng)重傳感器：介于秤臺(tái)和基礎(chǔ)之間，將被稱(chēng)物的重量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)電纜輸出至稱(chēng)重顯示儀表進(jìn)行稱(chēng)量的測(cè)試。
顯示儀表：用以測(cè)量稱(chēng)重傳感器輸出的電信號(hào)，經(jīng)對(duì)電信號(hào)處理后，以數(shù)碼形式輸出數(shù)據(jù)。
電源：主要指向稱(chēng)重傳感器提供的橋路激勵(lì)電源和儀表線(xiàn)路工作的電源。
SCS系列電子汽車(chē)衡主要由秤臺(tái)、傳感器、連接件、限位裝置、顯示儀表及接線(xiàn)盒等零部件組成，還可以選配打印機(jī)、大屏幕顯示器、計(jì)算機(jī)和穩(wěn)壓電源等外部設(shè)備。限位器的作用主要是保證稱(chēng)量結(jié)果準(zhǔn)確、誤差�。词褂袕�(qiáng)烈沖擊或颶風(fēng)等橫向力的作用也能使秤安全工作）。限位器主要是防止秤臺(tái)橫向移動(dòng)和左右晃動(dòng)幅度。
三、電子汽車(chē)衡器的特點(diǎn)和主要用途
SCS汽車(chē)衡器與傳統(tǒng)的機(jī)械衡器、其它地上衡器相比，有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)：如稱(chēng)量迅速、準(zhǔn)確、靈敏度高，數(shù)字顯示、直觀易讀，穩(wěn)定性、可靠性強(qiáng)，壽命長(zhǎng)久，特別是在危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下，更能體現(xiàn)電子衡器的作用。整個(gè)汽車(chē)衡器系統(tǒng)有穩(wěn)定可靠的高精度傳感器和智能化儀表顯示，儀表有高靈敏度、高分辨率、穩(wěn)定可靠、便于打印的優(yōu)點(diǎn)，如果與計(jì)算機(jī)、稱(chēng)重軟件組成稱(chēng)重管理系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)稱(chēng)重的遠(yuǎn)距離傳輸、集中自動(dòng)化管理。
SCS汽車(chē)衡的秤體系統(tǒng)也有很多優(yōu)點(diǎn)，比如：秤體重量輕（平臺(tái)為超薄型鋼結(jié)構(gòu)），便于安放、搬運(yùn)，安裝調(diào)試和維護(hù)很方便，可以采用淺基坑和無(wú)基坑2種安裝形式，基礎(chǔ)施工投資費(fèi)用低。
SCS汽車(chē)衡一般用于港口、機(jī)場(chǎng)、礦山、冶金、工廠企業(yè)等大宗載重貨物車(chē)輛的稱(chēng)重計(jì)算。
四、電子汽車(chē)衡器型號(hào)規(guī)格
電子汽車(chē)衡通常用：SCS-×××表示，其中：第一個(gè)S代表地上衡；C：代表傳力結(jié)構(gòu)—傳感器；第二個(gè)S代表數(shù)字顯示；后面的“×××”代表最大稱(chēng)量。比如：SCS-80，表示80噸的電子汽車(chē)衡。
五、電子汽車(chē)衡器的功能介紹
（1）顯示功能
一般能顯示以下內(nèi)容：毛重、凈重、皮重、超載報(bào)警或顯示，有的衡器還可以顯示以下內(nèi)容：稱(chēng)重次數(shù)、日期、時(shí)刻、車(chē)號(hào)、類(lèi)別等。
（2）有處理功能
包括：分度值、分度數(shù)設(shè)定；量程設(shè)定；打印記錄等，有的汽車(chē)衡還可以根據(jù)用戶(hù)要求有皮重記憶、凈重分類(lèi)及累計(jì)、日?qǐng)?bào)打印單據(jù)、月報(bào)打印單據(jù)、金額計(jì)算、體積計(jì)算等處理功能。
六、 現(xiàn)代電子衡器的發(fā)展趨勢(shì)
稱(chēng)重傳感器向高準(zhǔn)確度、高穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)發(fā)展，同時(shí)，使用方便、價(jià)格成本下降。微電子技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)處理能力不斷增強(qiáng)，單臺(tái)秤的可靠性提高，同時(shí)形成分布式稱(chēng)重集中數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有自適應(yīng)自診斷及對(duì)即將發(fā)生的故障具有預(yù)警功能的電子衡器也會(huì)出現(xiàn)。
電子秤設(shè)計(jì)方案
電子秤是目前常用的計(jì)量?jī)x器，廣泛應(yīng)用在人們的日常生活中，圖2示出了電子秤的基本原理圖。
由于CS1240豐富的功能，并且?guī)в?SPAN lang=EN-US>SPI接口可以方便的與MCU進(jìn)行通訊，因此只需極少量的外圍元件就可以構(gòu)成多種應(yīng)用方案，特別適合應(yīng)用在電子秤中。例如，由于片內(nèi)自帶PGA，因此就可以不需要外部的放大電路，這樣可減小系統(tǒng)的噪聲，降低成本。芯片帶有自糾正電路和系統(tǒng)糾正電路，可以糾正芯片及系統(tǒng)的增益誤差和失調(diào)誤差，進(jìn)一步提高了精度。CS1240的參考電壓輸入可以直接用電源電壓，這樣就不需要額外的參考源，可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)、降低成本。
1．普通電子秤設(shè)計(jì)方案
圖3是采用CS1240實(shí)現(xiàn)的普通電子秤電路原理圖。傳感器出來(lái)的信號(hào)經(jīng)過(guò)外部的無(wú)源濾波器濾波后，送入到CS1240中。濾波器包括兩個(gè)部分：第一部分是由電感和電容組成的EMI濾波器，用來(lái)減小外部環(huán)境對(duì)于電路的影響；第二部分是由電阻和電容組成的RC濾波器，用來(lái)限制輸入信號(hào)的帶寬，降低輸入信號(hào)的噪聲。
由于CS1240內(nèi)部自帶有PGA電路，所以圖2中所示的放大部分在本電路中不需要。PGA的增益一般設(shè)置為64或者128。參考電壓輸入可以直接接在電源和地上，因此不需要額外的參考電壓。為了減小參考源的噪聲，需要在參考源的輸入端加入10uF的濾波電容，這個(gè)電容越靠近芯片越好。在電路正常工作以前，可以通過(guò)自糾正和系統(tǒng)糾正來(lái)糾正芯片和系統(tǒng)的增益誤差以及失調(diào)誤差來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的精度。
CS1240通過(guò)SPI接口與MCU進(jìn)行通訊。SPI接口為標(biāo)準(zhǔn)的四線(xiàn)SPI接口，包括片選信號(hào)CS、串行時(shí)鐘SCLK、串行輸入SDI和串行輸出SDO。通過(guò)SPI接口，可以讀寫(xiě)CS1240內(nèi)的各個(gè)控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器�？梢钥闯觯麄�(gè)電路只需極少量的外圍元件(主要是一些起濾波作用的電容、電感以及電阻等無(wú)源器件)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)非常簡(jiǎn)單。
在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要注意的是，因?yàn)?SPAN lang=EN-US>CS1240是數(shù)�；旌闲酒瑸榱朔乐箶�(shù)字部分的噪聲對(duì)模擬電路造成影響，最好使用單獨(dú)的數(shù)字電源和模擬電源，在電容的輸入端要加入旁路電容來(lái)減少電源噪聲對(duì)于電路的影響。在制作PCB板時(shí)，數(shù)字地和模擬地要分開(kāi)，最后通過(guò)單點(diǎn)接觸連接起來(lái)。
2．高精度電子秤設(shè)計(jì)方案
一般說(shuō)來(lái)，傳感器輸出的電壓值都非常小，基本上都是毫伏級(jí)甚至微伏級(jí)。在設(shè)計(jì)高精度電子秤時(shí)，需要外部放大電路來(lái)獲得足夠的增益。圖4給出了高精度電子秤的電路原理圖。
與圖3顯示的方案相比，這個(gè)電路主要是增加了由兩個(gè)運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)放)及電阻RG和RF組成的放大電路。這個(gè)放大電路的增益為：
通過(guò)調(diào)節(jié)RG和RF的值，就可以獲得所需要的增益，配合CS1240提供的最大128倍增益，可以將輸入信號(hào)放大到所需要的幅度。
選擇運(yùn)放時(shí)要注意，由于輸入信號(hào)的幅度很小，因此對(duì)運(yùn)放的噪聲性能和失調(diào)電壓要求非常高，應(yīng)選擇低噪聲、低失調(diào)的運(yùn)算放大器。
本文小結(jié)
目前，電子秤正朝著小型化、高精度、智能化方向發(fā)展。CS1240采用外形為10.2×5.3mm的SSOP28腳封裝，尺寸很小，所需的外圍器件也很少，滿(mǎn)足了電子秤小型化的需求；它還提供了24位無(wú)失碼，21位有效精度的高性能，滿(mǎn)足了電子秤高精度的需求；其內(nèi)置各種控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器，并且可以通過(guò)SPI接口方便地控制和讀取這些寄存器，滿(mǎn)足了電子秤智能化的需求。因此CS1240是電子秤中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的理想選擇。
電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求
電子衡器一般是指裝有電子裝置的衡器。因其種類(lèi)繁多，且涉及到貿(mào)易結(jié)算和保護(hù)廣大消費(fèi)者的利益，所以為世界各國(guó)政府普遍關(guān)注和重視，并被確定為國(guó)家強(qiáng)制管理的法制計(jì)量器具。電子衡器是自動(dòng)化稱(chēng)重控制和貿(mào)易計(jì)量的重要手段，對(duì)加強(qiáng)企業(yè)管理、嚴(yán)格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運(yùn)輸、港口計(jì)量和科學(xué)研究都起到了重要作用。電子衡器具有反應(yīng)速度快，測(cè)量范圍廣、應(yīng)用面廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用操作方便、信號(hào)遠(yuǎn)傳、便于計(jì)算機(jī)控制等特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運(yùn)輸、港口、建筑、機(jī)械制造和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域。
一、現(xiàn)狀
50年代中期電子技術(shù)的滲入推動(dòng)了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器以來(lái)，經(jīng)過(guò)40多年的不斷改進(jìn)與完善，我國(guó)電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國(guó)電子衡器的技術(shù)裝備和檢測(cè)試驗(yàn)手段基本達(dá)到國(guó)際90年代中期的水平。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱(chēng)重技術(shù)從靜態(tài)稱(chēng)重向動(dòng)態(tài)稱(chēng)重發(fā)展：計(jì)量方法從模擬測(cè)量向數(shù)字測(cè)量發(fā)展；測(cè)量特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特別是對(duì)快速稱(chēng)重和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的研究與應(yīng)用。但就總體而言，我國(guó)電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距，其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進(jìn)、工藝裝備與測(cè)試儀表老化、開(kāi)發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。
二：趨勢(shì)
通過(guò)分析近年來(lái)電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱(chēng)重計(jì)量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。
1．小型化
體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕。近幾年新研制的電子平臺(tái)秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了小薄輕的發(fā)展方向。對(duì)于低容量的電子平臺(tái)秤和電子輪軸秤，可采用將薄型或超薄型的圓形稱(chēng)重傳感器，直接嵌入鋼板或鋁板底面與稱(chēng)重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形的秤體結(jié)構(gòu)，稱(chēng)重傳感器的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學(xué)要求計(jì)算決定。鋼板或鋁板就是秤體的臺(tái)面，稱(chēng)重傳感器既是傳感元件，又是承力支點(diǎn)，極大地減化了秤體結(jié)構(gòu)，減少了活動(dòng)連接環(huán)節(jié)，不但降低了成本，而且提高了穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)中等或較大容量的電子平臺(tái)秤、電子地上衡，已經(jīng)出現(xiàn)了采用方形或長(zhǎng)方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯(lián)排隊(duì)列焊接成一個(gè)整體的竹排式結(jié)構(gòu)的秤體，4個(gè)稱(chēng)重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內(nèi)，安裝在稱(chēng)重傳感器承力點(diǎn)上的固定支承就是秤體的承力支點(diǎn)，既減化了承力傳力機(jī)構(gòu)，又節(jié)省了秤體高度，這是一種很有發(fā)展前途的秤體結(jié)構(gòu)。對(duì)于大型電子平臺(tái)秤，可利用有限單元法進(jìn)行等強(qiáng)度和剛度計(jì)算，采用抗彎剛度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等。
2.模塊化
對(duì)于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu)，如大型靜動(dòng)態(tài)電子汽車(chē)衡等，已開(kāi)始采用幾種長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的模塊，經(jīng)過(guò)分體組合，而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。以（5、6、7）m長(zhǎng)的同寬度3種標(biāo)準(zhǔn)模塊為例，由單塊、二塊、三塊到四塊分體組合，可以組合成長(zhǎng)度為（5～28）m的22種規(guī)格的分體式秤體結(jié)構(gòu)。當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)各行業(yè)用戶(hù)的需要，選擇其中10余種常用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格即可。這種模塊化的分體式秤體結(jié)構(gòu)，不僅提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性，而且也大大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)還降低了成本，增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
3.集成化
對(duì)于某些品種和結(jié)構(gòu)的電子衡器，例如小型電子平臺(tái)秤、專(zhuān)用秤、便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤、靜動(dòng)態(tài)電子軌道衡等，都可以實(shí)現(xiàn)秤體與稱(chēng)重傳感器，鋼軌與稱(chēng)重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線(xiàn)路一體化。
如秤體與稱(chēng)重傳感器一體化的便攜式靜動(dòng)態(tài)電子輪軸秤，多用硬鋁合金厚板制成。其結(jié)構(gòu)原理是經(jīng)過(guò)固溶熱處理強(qiáng)化的鋁合金板，或通過(guò)在4個(gè)角上鉆孔和銑槽分別形成4個(gè)懸臂梁型稱(chēng)重傳感器；或在鋁合金板的底面銑出多個(gè)對(duì)稱(chēng)的盲孔和盲槽形成整體剪切梁型稱(chēng)重傳感器。這就使得秤體與稱(chēng)重傳感器合二為一，即鋁合金板既是秤體臺(tái)面又是一個(gè)大板式稱(chēng)重傳感器。以后者結(jié)構(gòu)的10t便攜式動(dòng)態(tài)電子輪軸秤為例，其尺寸為720mm×550mm×32mm，重量約為23kg。
4.智能化
電子衡器的稱(chēng)重顯示控制器與電子計(jì)算機(jī)組合，利用電子計(jì)算機(jī)的智能來(lái)增加稱(chēng)重顯示控制器的功能。使電子衡器在原有功能的基礎(chǔ)上，增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能，這就是當(dāng)今市場(chǎng)上采用微機(jī)化稱(chēng)重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱(chēng)重顯示控制器的電子衡器的根本區(qū)別。
5.綜合性
電子稱(chēng)重技術(shù)的發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強(qiáng)基礎(chǔ)研究并擴(kuò)大應(yīng)用，擴(kuò)展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學(xué)科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱(chēng)重計(jì)量、自動(dòng)控制、信息處理等問(wèn)題。例如在流量計(jì)量專(zhuān)業(yè)，如果按照傳統(tǒng)的理論和方法建造一套標(biāo)準(zhǔn)大流量測(cè)量系統(tǒng)，價(jià)格相當(dāng)昂貴。如果采用稱(chēng)重法即質(zhì)量流量法，只要將重量和時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確，大流量的測(cè)量問(wèn)題就迎刃而解了。對(duì)某些商用電子計(jì)價(jià)秤而言，只具備稱(chēng)重、計(jì)價(jià)、顯示、打印功能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求它能提供各種銷(xiāo)售信息，把稱(chēng)重與管理自動(dòng)化緊密結(jié)合，使稱(chēng)重、計(jì)價(jià)、進(jìn)庫(kù)、銷(xiāo)售管理一體化，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化。這就要求電子計(jì)價(jià)秤能與電子計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，把稱(chēng)重系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的綜合控制系統(tǒng)。
6.組合性
在工業(yè)稱(chēng)重計(jì)量過(guò)程或工藝流程中，不少稱(chēng)重計(jì)量系統(tǒng)還要求具有可組合性，即測(cè)量范圍等可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整，硬件功能向軟件方向發(fā)展；軟件能按一定的程序進(jìn)行修改和擴(kuò)展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語(yǔ)言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行通信。
三、結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)的電子衡器要打入國(guó)際市場(chǎng)。參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。就必須執(zhí)行國(guó)際法制計(jì)量組織制定的國(guó)際建議并要有國(guó)際水平的技術(shù)與裝備、有國(guó)際水平的質(zhì)量。這就要求企業(yè)以技術(shù)為先導(dǎo)、以質(zhì)量為中心、以管理為基礎(chǔ)，努力提高制造技術(shù)與制造工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。增強(qiáng)國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
面對(duì)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距和我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的大好形勢(shì)，我們的態(tài)度應(yīng)該是明確的，就是要從觀念上、技術(shù)上和管理上迅速趕上，瞄準(zhǔn)先進(jìn)、與時(shí)俱進(jìn)、迎接挑戰(zhàn)、開(kāi)拓創(chuàng)新、以提高制造技術(shù)與制造工藝水平為突破口，主要解決電子衡器中的工程化產(chǎn)品的定型設(shè)計(jì)。生產(chǎn)工藝，質(zhì)量保證，可靠性考核等規(guī)模生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)與工藝，提高批量生產(chǎn)能力，使我國(guó)的民族衡器工業(yè)走上健康持續(xù)發(fā)展的軌道。
|
