電子秤稱重傳感器的選擇要領(lǐng)及其故障判斷方法

本文敘述電子秤稱重傳感器的分類及工作原理，類型選擇及注意事項(xiàng)，安裝數(shù)量和量程的選擇，準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇要求，以及電子秤稱重傳感器故障的判斷方法。
一、概述
目前，我國電子秤種類繁多，可以根據(jù)技術(shù)外觀用途等進(jìn)行分類，按用途可分為：商用零售秤，貿(mào)易或工業(yè)用電子臺(tái)秤、電子吊鉤、連續(xù)累計(jì)秤、非連續(xù)累計(jì)秤、定量包裝秤、檢驗(yàn)秤等。電子秤基本組成有稱重傳力機(jī)械、稱重傳感器、測量顯示裝置、供橋電源等組成，其中一個(gè)最重要的部件就是稱重傳感器，稱重傳感器被喻為電子秤的心臟，它的性能在很大程度上決定了電子秤的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。
二、電子秤稱重傳感器的分類及工作原理
電子秤稱重傳感器按轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電磁力式、電容式、磁極變形式、振動(dòng)式、陀螺儀式、電阻應(yīng)變式等8類，其中以電阻應(yīng)變式使用最廣。其原理是利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)制造的一種新型的傳感器，其基片可直接作為測量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時(shí)，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。它具有制造方便，成本低廉等特點(diǎn)，但由于半導(dǎo)體材料對溫度極為敏感，所以其性能受溫度影響較大，產(chǎn)品的一致性較差。
三、電子秤稱重傳感器類型的選擇及注意事項(xiàng)
選用電子秤稱重傳感器，首先要考慮的是電子秤傳感器使用的實(shí)際工作環(huán)境，這對能否正確選用電子秤傳感器具有至關(guān)重要的作用，它關(guān)系到電子秤傳感器能否正常可靠安全運(yùn)行，以及電子秤傳感器的使用壽命。因此，根據(jù)不同的使用環(huán)境選擇不同類型的電子秤傳感器。
電子秤傳感器類型的選擇主要取決于稱量的類型和安裝空間，保證安裝合適，稱量安全可靠，此外要充分聽從生產(chǎn)制造廠家的意見和建議。一般而言，廠家會(huì)根據(jù)傳感器的受力情況、性能指標(biāo)、安裝形式、結(jié)構(gòu)形式、彈性體的材質(zhì)等特點(diǎn)規(guī)定傳感器的適用范圍。如：柱式傳感器適用于電子秤、動(dòng)態(tài)軌道衡、大噸位料斗秤等；鋁式懸臂梁傳感器適用于計(jì)價(jià)秤、平臺(tái)秤、案秤等；鋼式懸臂梁傳感器適用于料斗秤、電子皮帶秤、分選秤等；鋼質(zhì)橋式傳感器適用于軌道衡、地磅、天車秤等。具體有如下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：
1.高溫環(huán)境工作場所傳感器選擇
高溫環(huán)境對電子秤傳感器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題。因此對于高溫環(huán)境下工作的傳感器，應(yīng)采用耐高溫電子秤傳感器。
2.電磁場對傳感器輸出紊亂信號(hào)的影響
在此情況下，應(yīng)對電子秤傳感器的屏蔽性進(jìn)行嚴(yán)格檢查，看其是否具有良好的抗電磁能力。
3.潮濕粉塵場所傳感器選擇
在潮濕粉塵等環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性能良好的傳感器，以免造成電子秤傳感器短路。不同的電子秤傳感器其密封的方式不同，其密閉性存在著很大差異。常見的密封有密封膠充填或涂覆；橡膠墊機(jī)械緊固密封；焊接（氬弧焊、等離子束焊）和抽真空充氮密封。從密封效果來看，焊接密封為最佳，充填涂覆密封膠為最差。對于室內(nèi)干凈、干燥環(huán)境下工作的傳感器，可選擇涂膠密封的傳感器，而對于一些在潮濕粉塵性較高的環(huán)境下工作的傳感器，應(yīng)選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的地磅傳感器。
4. 腐蝕性強(qiáng)的場所傳感器選擇
如酸性、堿性對電子秤傳感器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響，應(yīng)選擇外表面進(jìn)行過噴塑或不銹鋼外罩，抗腐蝕性能好且密閉性好的地磅傳感器。
5.易燃易爆場所傳感器選擇
在易燃易爆環(huán)境下工作的傳感器對必須選用防爆傳感器，這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性，還要考慮到防爆強(qiáng)度，以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。
四、電子秤稱重傳感器安裝數(shù)量和量程的選擇
電子秤傳感器數(shù)量的選擇，可以根據(jù)地磅的用途、秤體需要支撐的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行確定。而支撐點(diǎn)數(shù)應(yīng)根據(jù)使秤體幾何重心和實(shí)際重心重合的原則進(jìn)行確定。通常，秤體有幾個(gè)支撐點(diǎn)就選用幾只傳感器，但對于特殊的秤體如電子吊鉤秤就只能采用一個(gè)傳感器，而機(jī)電結(jié)合秤就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定選用傳感器的個(gè)數(shù)。
電子秤傳感器量程的選擇可依據(jù)秤的最大稱量值、選用地磅傳感器的個(gè)數(shù)、秤體的自重、可能產(chǎn)生的最大偏載及動(dòng)載等因素綜合評價(jià)來確定。通常，電子秤傳感器的量程越接近分配到每個(gè)傳感器的載荷，其稱量的準(zhǔn)確度就越高。但實(shí)際使用時(shí)，由于加在傳感器上的載荷除被稱物體外，還存在如秤體自重、皮重、偏載及振動(dòng)沖擊等載荷。因此，選用電子秤傳感器量程時(shí)，要考慮多方面的綜合因素，以保證電子秤傳感器的安全和壽命。
電子秤傳感器量程的計(jì)算。在充分考慮到影響秤體的各個(gè)因素后，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)而確定的。應(yīng)遵循如下計(jì)算公式：
C=K.0×K.1×K.2×K.3×(WMAX+W)/N
其中：C—單個(gè)傳感器的額定量程；
W—秤體自重；
WMAX—被稱物體的最大值；
N—秤體所采用支撐點(diǎn)的數(shù)量（即傳感器數(shù)量）；
K.0—保險(xiǎn)系數(shù)，一般取值在1.2～1.3之間；
K.1—沖擊系數(shù)；
K.2—秤體的重心偏移系數(shù)；
K.3—風(fēng)壓系數(shù)
量程選擇舉例說明：例如一臺(tái)100t的地磅，最大秤量是100t,秤體自重為23t,采用8只傳感器，根據(jù)現(xiàn)場和使用情況，選取保險(xiǎn)系數(shù)K.0=1.25,沖擊系數(shù)K.1=1.18,重心偏移系數(shù)K.2=1.03,風(fēng)壓系數(shù)K.3=1.02,試確定單個(gè)傳感器的額定量程。
解：根據(jù)傳感器量程計(jì)算公式：C=K.0×K.1×K.2×K.3×(WMAX+W)/N,可得：C=1.25×1.18×1.03×1.02×(100+23)/8=23.82t.
因此，可根據(jù)所選傳感器系列中的量程檔級(jí)，選用23.82t上一檔級(jí)的傳感器即可.
稱重傳感器工作范圍通常在其30%～70%量程內(nèi)最好，但對于一些在使用過程中存在較大沖擊力的地磅，如動(dòng)態(tài)軌道衡、動(dòng)態(tài)地磅部分平臺(tái)秤等，在選用傳感器時(shí)，一般要擴(kuò)大其量程，使傳感器工作范圍在其量程的20%～30%之內(nèi)，使傳感器的稱量留有較大的裕量，以保證傳感器的使用安全和壽命.
五、電子秤稱重傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)的選擇要求
電子秤稱重傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)包括電子秤傳感器的非線性、蠕變、滯后、重復(fù)性、靈敏度、零點(diǎn)溫度系數(shù)，靈敏度溫度系數(shù)等技術(shù)指標(biāo)。對地磅傳感器等級(jí)的選擇必須滿足下列兩個(gè)條件：
1. 滿足稱重儀表輸入的要求
稱重儀表是對傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的.
因此，稱重傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于稱重儀表要求的輸入信號(hào)大小，即將傳感器的輸出靈敏度代入傳感器和稱重儀表的匹配公式，計(jì)算結(jié)果必須大于或等于稱重儀表要求的輸入靈敏度.稱重傳感器和稱重儀表的匹配公式如下：
（傳感器輸出靈敏度×傳感器激勵(lì)電壓×電子秤地磅的分度值）/（傳感器的個(gè)數(shù)×傳感器量程）。
準(zhǔn)確度等級(jí)舉例說明：一臺(tái)15t料斗秤，最大秤量15t，分度值為5KG,地磅采用3只10t傳感器，量程為10t,輸出靈敏度為2±0.1%MV/V,供橋電壓為8VDC；地磅選用PA8110A稱重儀表，采用的稱重傳感器能否與選用的稱重儀表匹配？
解：PA8110A稱重儀表的輸出靈敏度為0.4UV/d，因此根據(jù)傳感器和儀表的匹配公式可得:稱重儀表的實(shí)際輸入信號(hào)為：
（傳感器輸出靈敏度×傳感器激勵(lì)電壓×地磅分度值）/（傳感器的個(gè)數(shù)×傳感器量程）=（2×8×5）/（3×10×1000）=0.00266mV/d=2.66UV/d＞0.4UV/d.
答：因采用的傳感器滿足稱重儀表輸入靈敏度的要求，所以稱重傳感器能夠與所選稱重儀表匹配。
2. 滿足整臺(tái)電子秤準(zhǔn)確度的要求
在對電子秤傳感器準(zhǔn)確度選擇的時(shí)候，應(yīng)使電子秤傳感器的準(zhǔn)確度略高于理論計(jì)算值。這是因?yàn)椋碚撚?jì)算值往往受到客觀條件的限制，如秤體的強(qiáng)度稍差，儀表的性能不是很好、電子秤的工作環(huán)境比較惡劣等因素，都直接影響到地磅的準(zhǔn)確度要求。故在選擇傳感器準(zhǔn)確度等級(jí)時(shí)，要從上述多方面綜合。
六、電子秤傳感器故障的判斷方法
1. 電阻測量方法
要判斷電子秤傳感器的好壞，就需要用儀器進(jìn)行相應(yīng)的測量。首先要了解電子秤傳感器的基本原理核計(jì)術(shù)參數(shù)。只要是應(yīng)變片電橋式的傳感器大部分都是四線制的，有輸入電壓UI和輸出電壓UO,可見輸出和輸入都是一個(gè)電壓信號(hào)。輸入信號(hào)一般是一個(gè)恒壓電源，一般為5V～12V,通常用E+和E-表示，而輸出信號(hào)是一個(gè)MV/V的比例電壓信號(hào)，這個(gè)輸出信號(hào)是隨著傳感器所受壓力的變化而變化的。儀表需要采集的就是這個(gè)輸出信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換成所需要的數(shù)字。
2. 電子秤傳感器顏色和數(shù)量的區(qū)別
各個(gè)廠家的電子秤傳感器基本原理基本都是一樣的，但是在電子秤傳感器線的顏色和數(shù)量方面卻不大相同。比如六線制的電子秤傳感器，兩根SENSE(反饋)線也都是接在傳感器的輸入信號(hào)E+和E-上的，因此可以忽略這兩根反饋線或?qū)⑵浜隙橐唬娫磁c輸入線并聯(lián)）。每根電纜線的顏色會(huì)表示線所起作用，這些會(huì)在傳感器的標(biāo)簽或者說明書、技術(shù)手冊上有標(biāo)識(shí)。國產(chǎn)的電子秤傳感器，大部分線序的電纜線的顏色定義為EX+紅，EX-黑，SIG+綠，SIG-白，也有傳感器顏色為EX+紅，EX-黑，SIG+綠，SIG-黃，還有定義是紅輸入（E+）藍(lán)反饋（+）白輸出S-）黃反饋（-）黑輸入（E-）綠輸出（S+）傳感器的輸入阻抗為402+6Ω，輸出阻抗為350+3Ω。常用到的傳感器的輸出阻抗為400Ω左右，而輸出阻抗為350Ω左右（統(tǒng)稱為350Ω傳感器）同時(shí)有些廠家的傳感器還有輸入阻抗為1066+10Ω，輸出阻抗為1000+10Ω的，這一類傳感器統(tǒng)稱為1kΩ低功耗傳感器。由此可見，電阻為400Ω左右的兩根線是傳感器的激勵(lì)（輸入端，E+和E-的電阻），這也是傳感器任意測量時(shí)兩根線之間最大的電阻，而兩根線輸出端電阻為350Ω左右的為輸出端。
七、結(jié)束語
稱重傳感器是電子秤一個(gè)最核心的感應(yīng)部件，它的大小變化可決定著電子秤的性能和儀表顯示的數(shù)值。在選用稱重傳感器的時(shí)候，一定要根據(jù)運(yùn)用場所和用途選擇合適的傳感器，切勿單純追求高等級(jí)的傳感器，而是既要考慮滿足電子秤的準(zhǔn)確度要求，又要考慮其成本。因此，選擇性價(jià)比高傳感器必能為企業(yè)創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

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