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數(shù)字式傳感器系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電阻應(yīng)變式傳感器基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)代微電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)集成而發(fā)展起來的一種新型電子稱重傳感器。由模擬傳感器(電阻應(yīng)變式)和數(shù)字化轉(zhuǎn)換模塊兩部分組成的。
數(shù)字式稱重傳感器是由模擬傳感器(電阻應(yīng)變式)和數(shù)字化轉(zhuǎn)換模塊兩部分組成的。數(shù)字模塊由高度集成化的電子電路,采用SMT表面貼裝技術(shù)制成,主要包括放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器(CPU)、存儲器、接口電路(RS485)和數(shù)字化溫度傳感器等。
數(shù)字傳感器按結(jié)構(gòu)可分成三種類型:
1.絕對式角度數(shù)字編碼器
這種傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖一所示,其角度分辨率決定于數(shù)字編碼器(碼盤)的位數(shù)。目前有14位的產(chǎn)品,如再增加碼道和細(xì)分電路可制成19位和23位的。2.周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器
此種結(jié)構(gòu)的位移分辨率對低精度的周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器而言,僅由周期信號發(fā)生器的性質(zhì)決定。例如,光柵當(dāng)長1mm有100條刻線時,其分辨率即為0.01mm;對高精度的周期計(jì)數(shù)式數(shù)字傳感器而言,還要考慮到電子細(xì)分?jǐn)?shù)。如前例,在100倍電子細(xì)分?jǐn)?shù)下,此光柵的分辨率就是0.1µm。此種結(jié)構(gòu)屬于增量式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(位移方向的要求)決定它不但備有辨向電路,而且周期計(jì)數(shù)器還具有可逆性質(zhì)。
3.頻率式數(shù)字傳感器
按振蕩器的形式,可將此種數(shù)字傳感器分成帶有晶體諧振器的和不帶晶體諧振器的兩種。前者,按被測量的作甩點(diǎn),又分作用在石英諧振器上的石英晶體諧振式數(shù)字傳感器和作用在諧振器中儲能元件上的帶有晶體諧振器的調(diào)頻式數(shù)字傳感器。按采用敏感元件的形式,又可分為簡單的和差動的兩種。
從上述三種類型數(shù)字傳感器的結(jié)構(gòu)圖可以看出,它們都具有抗干擾能力強(qiáng)以及數(shù)字量輸出的特點(diǎn)。如考慮到對電源電壓的波動,環(huán)境溫度波動和非線性等因素的補(bǔ)償(圖中沒有畫出),則精度還可提高。如果采用單片微型計(jì)算機(jī)去進(jìn)行信息處理,諸如補(bǔ)償、頻倍(細(xì)分)和數(shù)字轉(zhuǎn)換等硬件線路可軟件化,不僅使線路簡化,還可使分辨率,測量精度和工作可靠性進(jìn)一步調(diào)高。
數(shù)字式稱重傳感器具有以下特點(diǎn):
一、 數(shù)字式傳感器采用集成化的A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字化信號傳輸和數(shù)字濾波技術(shù),傳感器的信號傳輸距離較遠(yuǎn),可達(dá)1200m,抗干擾能力強(qiáng),數(shù)字傳感器內(nèi)模擬信號的傳輸距離極短,同時傳感器外殼(彈性體)本身又是一個良好的屏蔽罩,僅這兩個特點(diǎn)就決定了其抗干擾能力的優(yōu)勢,在很大程度上提高了傳感器的穩(wěn)定性。
二、保密性好,具有防作bi功能,能有效防止遙控器作bi,一旦發(fā)現(xiàn)就會自動采取出錯報(bào)警,有力保障了數(shù)據(jù)的安全性與準(zhǔn)確性。
三、由于數(shù)字式傳感器具有自動采集預(yù)處理、存貯和記憶功能,并具有標(biāo)記,多只傳感器并聯(lián)組秤后可分別檢查每個傳感器的狀態(tài),便于故障診斷。首秦公司現(xiàn)在使用的數(shù)字式傳感器為大和公司生產(chǎn)的YCCA-Ⅱ-D型,單只傳感器承載量為50000kg。最初,首秦公司的汽車衡及軌道衡所使用的均為模擬式傳感器,設(shè)備工作狀態(tài)不穩(wěn)定,每次出現(xiàn)問題很難判斷是哪一只傳感器有問題,只能通過打開接線盒檢查每一根傳感器的信號情況,用排除法逐個進(jìn)行檢查,花費(fèi)很長時間才能找到有問題的傳感器。問題解決后還要聯(lián)系質(zhì)監(jiān)局的檢定人員進(jìn)行檢定,檢定費(fèi)用從正常的一年兩次也變?yōu)槎啻危肆?、物力、?cái)力都造成了很大的浪費(fèi),最重要的是給公司的正常生產(chǎn)帶來了負(fù)面影響。自從進(jìn)行了數(shù)字化的改造以后,以前出現(xiàn)過的諸多問題都已經(jīng)解決,設(shè)備狀態(tài)良好,運(yùn)行比較穩(wěn)定,即使在二期工程投產(chǎn)后,公司每日的進(jìn)料量比以前增加了1倍的情況下, 數(shù)字式傳感器的狀態(tài)仍非常穩(wěn)定,沒有出現(xiàn)過任何問題,充分證明了數(shù)字式傳感器的*性能及其在實(shí)際生產(chǎn)中起到的重要作用。
四、.數(shù)字傳感器在出廠時均已進(jìn)行量化處理,一致性佳,替換后無須重新標(biāo)定. 2.每只數(shù)字式傳感器均帶高精度A/D塊及CPU,所以上位機(jī)能讀取每只數(shù)字式傳感器的實(shí)時狀態(tài),并以此作為監(jiān)控傳感器是否處于正常工作狀態(tài). 3.采用標(biāo)準(zhǔn)異步串行接口RS-485通訊,所以傳輸遠(yuǎn)(可達(dá)幾公里)且抗干擾能力強(qiáng).
目前,數(shù)字式稱重傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子汽車衡、電子軌道衡以及電子皮帶秤等各種電子衡器中。
1、安裝傳感器的底座安裝面應(yīng)平整、清潔,無任何油膜,膠膜等存在。安裝底座本身應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛性,一般要求高于傳感器本身的強(qiáng)度和剛度。
2、稱重傳感器要輕拿輕放,尤其是由合金鋁制作彈性體的小容量傳感器,任何沖擊、跌落,對其計(jì)量性能均可能造成極大損害。對于大容量的稱重傳感器,一般來說,它具有較大的自重,故而要求在搬運(yùn)、安裝時,盡可能使用適當(dāng)?shù)钠鸬踉O(shè)備(如手拉葫蘆、電動葫蘆等)。
3、每種稱重傳感器的加載方向都是確定的,而我們使用時,一定要在此方向上加載負(fù)荷。橫向力、附加的彎矩、扭矩力應(yīng)盡量避免。
4、水平調(diào)整:水平調(diào)整有兩個方面的內(nèi)容。一是單只傳感器安裝底座的安裝平面要用水平儀調(diào)整水平,另一方面是指多個傳感器的安裝底座的安裝面要盡量調(diào)整到一個水平面上(用水準(zhǔn)儀),尤其是傳感器數(shù)多于三個的稱重系統(tǒng)中,更應(yīng)注意這一點(diǎn),這樣做的主要目的是為了使各傳感器所承受的負(fù)荷基本一致。
5、稱重傳感器周圍應(yīng)盡量設(shè)置一些"擋板",甚至用薄金屬板把傳感器罩起來。這樣可防止雜物玷污傳感器及某些可動部分,而這種"沾污"往往會使可動部分運(yùn)動不爽,而影響稱量精度。
6、盡量采用有自動定位(復(fù)位)作用的結(jié)構(gòu)配件,如球形軸承、關(guān)節(jié)軸承、定位緊固器等。他們可以防止某些橫向力作用在傳感器上。要說明的是:有些橫向力并不是機(jī)械安裝引起的,如熱膨脹引起的橫向力,風(fēng)力引起的橫向力,及某些容器類衡器上的攪拌器的振動引起的橫向力即不是機(jī)械安裝引起的。
7、某些衡器上有些必須接到秤體上的附件(如容器秤的輸料管道等),我們應(yīng)讓他們在傳感器加載主軸的方向上盡量柔軟一些,以防止他們"吃掉"傳感器的真實(shí)負(fù)荷合而引起誤差。
8、傳感器應(yīng)采用鉸合銅線(截面積約50mm2)形成電氣旁路,以保護(hù)它們免受電焊電流或雷擊造成的危害。
9、稱重傳感器雖然有一定的過載能力,但在稱重系統(tǒng)安裝過程中,仍應(yīng)防止傳感器的超載。要注意的是,即使是短時間的超載,也可能會造成傳感器永jiu損壞。在安裝過程中,若確有必要,可先用一個和傳感器等高度的墊塊代替?zhèn)鞲衅?,到最后,再把傳感器換上。在正常工作時,傳感器一般均應(yīng)設(shè)置過載保護(hù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)件。
10、 系統(tǒng)有無運(yùn)動不爽現(xiàn)象,可以用以下方法判別。即在秤臺上加或減大約千分之一額定負(fù)荷看看稱重顯示儀是否有反映,有反映,說明可動部分未受"沾污"。
11、若用螺桿固定傳感器,要求有一定的緊固力矩,而且螺桿應(yīng)有一定的旋入螺紋深度。一般而言,固定螺桿因采用高強(qiáng)度螺桿。
12、傳感器使用中,必須避免強(qiáng)烈的熱輻射,尤其是單側(cè)的強(qiáng)烈熱輻射。
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