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昆山安衡自動化設(shè)備有限公司
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閱讀：65發(fā)布時間：2021-12-31
在電子衡器的應(yīng)用中，稱重傳感器的準確度、穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。長期以來，這方面的研究工作絕大多數(shù)都集中在硬件方面，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，改進制造工藝，完善電路補償技術(shù)與裝備等，但都沒有根本性的突破，模擬式稱重傳感器輸送信號小，抗力差，傳輸距離短，稱重顯示控制儀表復(fù)雜，并聯(lián)組秤調(diào)試難度大等問題依然存在。
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，特別是數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，在稱重計量與自動化控制系統(tǒng)中，數(shù)字化、智能化電子衡器的愈來愈多。把現(xiàn)代電子技術(shù)、微處理技術(shù)、數(shù)字補償技術(shù)與傳統(tǒng)的應(yīng)變式稱重傳感器技術(shù)相結(jié)合，在模擬式稱重傳感器的內(nèi)部增加放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)化，微處理器芯片，溫度傳感器等器件；采用數(shù)字處理電路和數(shù)字補償技術(shù)與工藝，制造出數(shù)字式智能稱重傳感器和數(shù)字式的稱重儀表。數(shù)字式稱重傳感器輸出信號大，一般為±5V;抗射頻電磁場輻射等力強；信號傳輸距離遠，可達1000m;安裝調(diào)試方便；容易實現(xiàn)智能化控制。
數(shù)字式智能稱重傳感器，其輸入為模擬量，即稱重傳感器惠斯通電橋電路的電壓信號，輸出為數(shù)字量，以數(shù)字信號進行數(shù)據(jù)交換。在硬件結(jié)構(gòu)上，一般由模擬式稱重傳感器和數(shù)字處理電路兩個部分組成。數(shù)字處理電路在模擬式稱重傳感器內(nèi)部為整體型，安裝在外部模擬盒內(nèi)為分離型。數(shù)字處理電路采用了高度集成化的微電子集成電路，主要包括：信號放大器、模擬（A/D）轉(zhuǎn)化器、微處理器（CPU）、存儲器、通訊接口和溫度傳感元件等。在軟件上,一般利用特定的數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)處理技術(shù)對傳感器的零點、輸出特性、溫度特性、線性、滯后、蠕變等性能指標進行軟件修正和補償。數(shù)字式智能傳感器原理結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：
（1）數(shù)字補償技術(shù)：根據(jù)不同類型的傳感器物理特性建立起準確、可靠的數(shù)學(xué)模型利用數(shù)字處理技術(shù)對傳感器的線性、滯后、蠕變和溫度特性進行全自動軟件補償，數(shù)字傳感器與模擬傳感器相比克服了采用模擬量的隨機性誤差，消除了人為因素的影響，同時大大提高了傳感器的精度和可靠性。
（2）軟件校正技術(shù):由于采用了模擬傳感電路和數(shù)字處理電路一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，數(shù)字傳感器的零點和輸出特性可以通過軟件自動校正，確保輸出特性的一致性，大大提高了應(yīng)用不同傳感器的互換性，還可以通過軟件的方式進行自動角調(diào)整，安裝，調(diào)試，檢定非常方便。
（3）數(shù)字化信息輸送技術(shù)：采用標準的數(shù)字信號傳輸技術(shù)，抗力強，信號輸送穩(wěn)定可靠，距離遠，如采用RS485通訊，最多可達1200mm.而且采用標準化的通訊協(xié)議可直接與計算機或控制總線相連。
(4) 記憶功能：利用數(shù)字傳感器內(nèi)的數(shù)據(jù)儲存和記憶功能，每只數(shù)字傳感器均具有的身份標記和特征參數(shù)，因此數(shù)字傳感器具有自適應(yīng)、自校正和自診斷功能。
（5）現(xiàn)場特性：由于采用數(shù)字雙向、多接入的串行通訊，使數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)控制在現(xiàn)場得以實現(xiàn)。只要輸入數(shù)字式稱重傳感器的地址、稱量和靈敏度，即可自動進行四角或邊角平衡調(diào)整，并可進行無砝碼校準。
整體型數(shù)字式稱重傳感器以其處理和存儲數(shù)字信號容易，輸送型號大；分辨率高；一般為20-bit,可用計數(shù)高達1000000；準確度高、穩(wěn)定性好、抗感染能力強，輸送距離遠；可采用軟件運算方法調(diào)整四角誤差，利用數(shù)字系統(tǒng)實現(xiàn)自校準，并可進行無砝碼標定等特點，廣泛應(yīng)用與數(shù)字稱重系統(tǒng)、數(shù)字化電子衡器、具有大的死載、小的活載的特殊電子衡器和超大量程的電子汽車衡等，但是缺點也比較突出，由于內(nèi)部增加了數(shù)字處理電路和溫度傳感器等，使得電子元件由11個增加到60多個，焊點也30多個增加到350多個，因而稱重傳感器的穩(wěn)定性和可靠性必然有所下降。內(nèi)部的電子元件決定了工作溫度范圍小，一般為-10~40℃.如需要在-10℃一下工作時，應(yīng)選用低溫元器件，其成本將增加數(shù)倍。
為克服整體型數(shù)字式稱重傳感器應(yīng)用范圍的局限性，滿足市場需求，美國STS公司于1992年推出分離型2200型系統(tǒng)數(shù)字式稱重傳感器。它是將原來放置在稱重傳感器內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字處理電路，移至一個外部接線盒內(nèi)，稱之為數(shù)字接線盒。通常將模擬式稱重傳感器加數(shù)字接線盒的模式，稱為模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)，它既保留了模擬稱重傳感器的各項性能指標，有具備整體數(shù)字式稱重傳感器的所以功能和特點，限度的改善了A/D轉(zhuǎn)化數(shù)字處理電路的工作環(huán)境。模擬式稱重傳感器可以在-40~70℃環(huán)境下正常工作，配以數(shù)字接線盒可使模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)可以較寬的溫度范圍內(nèi)工作，與整體型相比，分離型模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性都有較大的提高。
分離型模塊化數(shù)字稱重傳感器系統(tǒng)技術(shù)指標如下:
(1) A/D通道：四個互換獨立20-bit, ∑-⊿轉(zhuǎn)化；
(2) 轉(zhuǎn)換速率：100取樣/秒；
(3) 內(nèi)分辨率: 1048000；
(4) 分度數(shù)分辨率：200000
(5) 信號靈敏度：0.1∣μV/分度；
(6) 信號范圍:0.5mV到6mV ；
(7) 數(shù)字口;6輸入，7輸出，TTL電壓電有效。
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