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电子秤的设计(前)
足球博彩app_正规买球app_足球预测app    2015-01-22 10:54:49    文字:【】【】【

一、认识称重传感器

称重传感器在电子秤中占有十分重要的位置,被喻为电子秤的心脏部件,它的性能好坏很大程度上决定了电子秤的精确度和稳定性。通常称重传感器产生的误差约占电子秤整机误差的50%~70%。若在环境恶劣的条件下(如高低温、湿热),传感器所占的误差比例就更大,因此,在人们设计电子秤时,正确地选用称重传感器非常重要。

1.常用各种称重传感器

称重传感器的种类很多,根据工作原理来分常用的有以下几种: 电阻应变式、电容式、压磁式。

电阻应变式称重传感器:是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上,然后以适当方式组成电桥的一种将力(重量)转换成电信号的转换元件。

电容式称重传感器:是把被称物体重量转换为电容器容量变化的一种传感器,它是以各种不同类型的电容量作为转换元件,实际是一个具有可变参数的电容器。电容式传感器由于它存在输出特性的非线性、寄生电容和分布电容对灵敏度和称重精度的影响、传感器联接电路比较复杂等原因,直接影响到它的可靠性,所以限制了它的应用。近些年来由于集成电路特别是微处理技术的发展,可将电子线路紧靠传感器的极板以减小电缆分布电容的影响,并可利用微处理技术对电容式传感器的温度特性和非线性进行补偿,所以电容式传感器在电子称重技术中的应用又得到了重视,在国内已出现了可与电阻应变式传感器电子秤准确度相比的电容式台秤和电容式吊秤等产品。

压磁式称重传感器:也称磁弹性传感器,它是一种力 - 电转换的无源传感器。它的工作原理是利用压磁效应,将被称重量的变化变换成传感器导磁体的导磁率变化并输出电信号。压磁传感器具有输出信号大、抗干扰性能好、过载能力强、不均匀载荷对测量准确度的影响小、能在恶劣的环境中工作、结构简单便于加工等优点。缺点是准确度低、反应速度慢。它常用于冶金、矿山、运输等工业部门的承受大吨位,并要求牢固可靠、安全报警等测力或称重场合。

2.电阻应变式称重传感器

电阻应变式称重传感器是把电阻应变计粘贴在弹性敏感元件上,然后以适当方式组成电桥的一种将力(重量)转换成电信号的传感器。

电阻应变式称重传感器包括两个主要部分,一个是弹性敏感元件:利用它将被测的重量转换为弹性体的应变值;另一个是电阻应变计:它作为传感元件将弹性体的应变,同步地转换为电阻值的变化。电阻应变片所感受的机械应变量一般为10 - 6 ~10 - 2 ,随之而产生的电阻变化率也大约在10 - 6 ~10 - 2 数量级之间。这样小的电阻变化用一般测量电阻的仪表很难测出,必须采用一定形式的测量电路将微小的电阻变化率转变成电压或电流的变化,才能用二次仪表显示出来。在电阻应变式称重传感器中通过桥式电路将电阻的变化转换为电压变化。电阻应变式称重传感器工作原理框图如图1所示:

当传感器不受载荷时,弹性敏感元件不产生应变,粘贴在其上的应变片不发生变形,阻值不变,电桥平衡,输出电压为零;当传感器受力时,即弹性敏感元件受载荷P时,应变片就会发生变形,阻值发生变化,电桥失去平衡,有输出电压。

电阻应变式称重传感器桥式测量电路如图2-2所示:

2-2 桥式测量电路

R1、R2、R3、R4为4个应变片电阻,组成了桥式测量电路,Rm为温度补偿电阻,e为激励电压,V为输出电压。

若不考虑Rm,在应变片电阻变化以前,电桥的输出电压为:

由于桥臂的起始电阻全等,即R1 = R2 = R3 = R4 = R,所以V=0

当应变片的电阻R1R2R3R4变成R+R1R+R2R+R3R+R4时,电桥的输出电压变为:

通过化简,上式则变为:

也就是说,电桥输出电压的变化与各臂电阻变化率的代数和成正比。

如果四个桥臂应变片的灵敏系数相同,且

则上式又可写成:

式中K为应变片灵敏系数,ε为应变量。

上式表明,电桥的输出电压和四个轿臂的应变片所感受的应变量的代数和成正比。在电阻应变式称重传感器中,4个应变片分别贴在弹性梁的4个敏感部位,传感器受力作用后发生变形。在力的作用下,R1、R3被拉伸,阻值增大,△R1、△R3正值,R2、R4被压缩,阻值减小,△R2、△R4为负值。再加之应变片阻值变化的绝对值相同,即

△R1 = △R3 = + △R或ε1 = ε3 = +ε

△R2 = △R4= - △R或ε2 = ε4 = - ε

3.称重传感器的主要性能指标:

(1)传感器的输出灵敏度

传感器在额定载荷作用下,足球博彩app_正规买球app_足球预测app:供桥电压为1V时的输出电压,单位为(mV/V)。在任一载荷下,传感器的输出电压 =所加载荷×供桥电压×输出灵敏度/额定载荷。

(2)非线性

传感器承受载荷与其相应输出电压之间并非成完全的线性关系,由 此而造成的误差称为传感器的非线性误差。

(3)不重复性

在同一环境条件下,对传感器反复施加某载荷时,其每次输出的电压值不尽相同,这种现象称为传感器的不重复性。

(4)零点不平衡输出

在传感器不受任何载荷条件下,传感器输入端以额定的供桥电压时的输出电压,称为零点不平衡输出。

托利多传感器

http://www.rsampath.com/940

电子叉车秤 http://www.rsampath.com/340

 

 

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