根據數顯地磅的工作原理及力學傳動原理,有針對性的 提供實用性的理論數據，在工作原理、傳感器的選用、理論計算等方面 提供給讀者，愿與使用者共同研究與探討.

0.引言

隨著科學技術的飛速發展，在質量稱重方面也由機械方 式稱重，改為電子方式稱重。根據數顯地磅的工作原 理及力學傳動原理，有針對性的提供實用性的理論數據，以利 于使用者在選用、安裝、維護等方面，更好的保證數顯地磅的使用更有效、更準確、更可靠。我的理論與實踐僅供使 用者研宄與探討。

1.傳感器的選擇

一般來說，地磅稱重量的大小決定了該選擇多大 噸位的傳感器。但是，在實際應用中，通常規定靜態時衡器的 最大載荷為：靜態時衡器的最大載荷=70% X傳感器的額定載 荷X傳感器的個數。

這是由于秤體自重的存在和動態時汽車上秤時的振動、 沖擊、偏載等因素使部分傳感器瞬時承受比實際載荷多出 10% ~ 40%的重量，有時甚至超出傳感器的額定載荷，使當時 稱量的準確度下降，甚至損壞超出額定載荷的傳感器。為了 使傳感器在額定載荷以內工作，可以人為規定70%的系數。 規定一個上限，有助于提高秤的計量準確性和耐用性。表1為 允許稱重車輛的軸載。

軸載是指汽車后軸（含軸組）總載荷。地磅允許過衡軸 載與傳感器額定載荷、傳感器支點距離等因素有關。實際選 擇中，還要考慮傳感器的技術參數，尤其是靈敏度是否符合稱 重計量準確度的要求。

首先分析一下靈敏度的定義（現討論同一靈敏度的傳感 器，以2mV/V為例），額定載荷下，傳感器的最大輸出信號差 (mV)與激勵電壓（V)的比值，單位是mV/V其意義在于傳 感器和稱重儀表的標準化、統一化。

以QS系列稱重傳感器和XK3190 — D9儀表為例來說明。

QS- 30T- A靈敏度為2 CmV/V D9儀表輸出激勵電壓 為8V

可以計算，30載荷狀態下，傳感器輸出模擬信號〔U( + ) —Ui(—)〕=2mV/VX8V=L 6^^ 同樣，20、、40 等傳感器額 定載荷下的輸出均為L 6^V多個傳感器組合使用時，把所 有傳感器的輸出信號并入接線盒中，由接線盒輸出兩根模擬 信號線（俗稱"進機線")到儀表。為確定所選擇的傳感器是否 正確，給出了下面的計算公式。值得注意的是，進機線的信號 是多個傳感器信號平均值而非累加值。

秤體滿載時額定凈輸入信號（毫伏 U= S×Vx O /C ×R 式中，5一秤體重量，kg V—傳感器激勵電壓，VO—傳感器 靈敏度，mV/V C—傳感器量程（額定載荷），kg R—使用的傳 感器數據，這里表示并聯電壓回路數量。當U/儀表分度值> 儀表輸入靈敏度時，可判為合格。

2.數顯指示儀表的選擇

稱重儀表的內部結構包括：放大電路、A/D轉換、單片機 以及和單片機相連的控制面板、顯示部分、打印部分和串行通 訊部分。本文討論的是其模擬信號及量化部分，即輸入信號和 其中的放大電路、A/D部分的關系。

2.1集成運算放大器

稱重儀表采用的放大器均為高精度集成運放（如OP77、 OP277、MAX422等）具有高分貝、低失調、低溫漂、高共模抑 制比等特點。傳感器輸出的模擬信號正極與運放的同相輸入 端相連Un負極和運放的反相輸入端相連Un運放的同相與 反相輸入電阻均為Ri反饋電阻R，f則減法運算后輸出電壓 LL = (RfR)X (U^Un)增益Au=RfR。。調整反饋電阻使 Uo和A/D轉換器的模擬信號電壓等級相匹配。由于儀表中 運放采用幾乎固定的增益和A/D模擬輸人信號范圍，根據上 式得出儀表的最大輸入信號范圍U為：

Ui=UP^Ui(A/D模擬信號范圍）/(運放增益）

2.2模擬字轉換器

稱重儀表中多采用16位S — AA/D芯片，理論上能把采 集來的模擬信號（上面論述的U )作216 (65536)等分。以基準 電壓對照，每一份模擬信號（A= 1 /65536)對應一個數字量， 這樣就實現了模數轉換的功能。在無其他因素限制時，可以把 A/D的輸出信號看成儀表內碼的變換范圍。把運放和A/D放在一起考慮不難得出以下結論：

儀表的A/D可以看成是等分其額定輸入信號范圍的。實 際使用中的輸入信號往往很難接近其額定輸入信號，甚至有 的達不到儀表輸入信號范圍的一半，這樣不利于整個產品的 準確度要求，也浪費了儀表的資源。當然，有用信號被等分得 越多越好這樣可以提高產品的準確度和可調性。

3.實例選配

現在以SCS- 40地磅為例來說明如何合理選配。 要求解析：衡器的最大秤量值為40,t單節，4傳感器。按要求， 現在傳感器中可以選配的有10, 15 t 20,

3.1傳感器選配10 t

10 ×4= 40 ,

理論上可行，正好完全利用，但是考慮到秤體自重及汽車 的沖力超載等因素我們不能選用可能超出額定載荷的傳感器。

3.2傳感器選配15 t 15×4=60t>40t

60×70% =42t>40t此處也為臨界狀態，由于70%為安 全使用系數，此處可以通過)

(40000 kg×8VX 2mV/V)/( 15000kg× 4) = OmV C3等級分度數為3000 則 10mV/3000=：3 33u V/d

這里取U=8V 3 .33UV/d在現有多數儀表的輸入靈敏度 指標內，可以選用。

3.3傳感器選配20 t 20×4= 80t>40t 80t×70% =56t>40t

(40000kg< 8VX 2mV/V) /(20000kgX 4)= 8mV C3 等級 分度數為3000

則8mV/3000=2 67U V/d

這里取U=8V 2 67U V/d在現有多數儀表的輸入靈敏度 指標內，可以選用。

綜合考慮上述第2節-第3節，第2節中最大凈輸入信號為10mY第3節中最大凈輸入信號為8mY即第2節中有用信 號要多一些。儀表的凈輸入信號范圍和反相輸入模擬信號均 大于第2節~第3節的范圍（一般反相輸入略小于同相輸入的 值）。但是第2節對儀表的利用率要比第3節高一些即內碼的 識別能力要好一些。同理，應盡量選擇信號范圍接近傳感器 信號變化最大值的儀表。

根據以上分析，我們用15t傳感器。當然，如果暫時沒有 15傳感器，20切勺也可以,但不要選擇額定載荷更大的傳感器 (如30、40)因為那樣會減少可調性和儀表的準確度，給檢秤 工作帶來不必要的麻煩。

在通常的情況下，衡器的配置由任務來確定，稱重技術的 可行性將影響最終的設計方案。對傳感器和顯示儀表技術性 的深入理解解對選配高質量的衡器有很大的幫助。

4.結束語

數顯電子衡器是每一個需要稱重的單位必用，使用廣泛 而頻繁。在購進和選型方面，在選用傳感器方面缺乏專業知 識，尤其是在理論計算方面缺乏了解。根據我多年的理論與 實踐，愿對使用者有所幫助,共同探討。