SCS多功能电子汽车衡培训资料.

电子汽车衡培训资料1.机构组成和工作原理1.1基本组成部分：SCS系列电子汽车衡主要由承载器（以下称为秤台）、称重传感器（以下称传感器）、限位装置、接线盒、和称重显示控制器仪表（以下称称重仪表）和信号电缆等件部件组成1.2工作原理：汽车开上秤台，在重力作用下，秤台将重力传递给传感器，传感器弹性体产生形变，贴附于弹性体应变梁上的应变计桥路失去平衡，输出与重量成正比例的MV电压信号，经过线性放大，经A/D转换为数字信号，再经称重仪表的微处理器对数字信号进行计算处理后直接显示重量数据。1.3系统扩张：有的汽车衡，除基本组成部分外，又增加一些其他设备，如：计算机、打印机、大屏幕显示器、刷卡器、自动抓拍系统、监控系统、道杆、扩音指挥、交流净化稳压电源和UPS等。1.3.1汽车衡系统及扩展框图：CG1CG2CG3CGn接线盒称重仪表打印机大屏显示计算机刷卡器抓拍器监控器道杆UPS电源交流净化稳源〈图一〉1.3.2配置表〈表1〉序号名称数量说明1秤台1~4节每节秤台长5~82传感器4~10只单节为4只，2节台为6只，3节台8只，4节台10只3限位装置各家不一致有横向和纵向4接线盒1~2只一般情况用1只5称重仪表1台6连接电缆5~10米传输信号7计算机1台选配件8打印机1台选配件配置表〈表1〉序号名称数量说明9大显示器1台选配件10刷卡器1台选配件11车号抓拍系统1套选配件12监控系统1套选配件13扩音指挥系统1套选配件14净化稳压电源1台选配件15UPS电源1台选配件16道杆系统1套选配件1.3.3主要技术参数表〈表2〉序号SCS-30SCS-50SCS-60SCS-80SCS-100SCS-120SCS-150SCS-2001秤台台面尺寸（m）3×73.4×123.4×143.4×183.4×203.5×203.5×203.5×242秤台厚度（m）0.300.300.300.320.320.340.340.343秤台节数122333344秤台单节重（t）5.264.605.254.85.105.45.65.15秤台总重量（t）5.269.210.514.415.316.217.820.46最大称量（t）305060801001201502007分度数（n）3000250030004000500020002400300040008分度值（kg）1520202020505050509传感器容量（t）／数量15/420/625/630/830/830/840/840/1010准确度等级01MLIII11仪表工作环境温度：-10℃～+40℃温度：95%（不结露）12传感器工作温度-20℃～+65℃13电源AC220V（+10%～-15%）50Hz±2%参数名称``型号2.称重传感器2.1概念及原理2.1.1作用：称重传感器是把重量成比例转换成电信号的装置。2.1.2电阻应变式传感器：利用电阻应变效应设计制造的传感器，主要用于称重和测力。2.1.3传感器灵敏度及误差概念：1）灵敏度：传感器额定量程时的输出电压（用mV表示）与相应激励电压（用V表示）的比值，即mV/V。2）非线性：传感器进程校准曲线偏离直线的最大偏差值，对额定输出值的百分比。3）滞后误差：从无载荷逐渐加载到额定载荷，然后逐渐卸载至零，在同一载荷点上，加载和卸载输出值的最大差值对额定输出值的百分比。4）重复性误差：在相同的环境条件下，对传感器反复加载到额定载荷并卸载，加载曲线同一载荷点上输出值的最大差值对额定输出的百分比。5）蠕变：在负荷不变（一般取为额定载荷），所有环境条件和其他变量也保持不变的情况下，称重传感器输出随时间的变化量，对额定输出的百分比。2.1.4传感器的分类（根据不同方式可分成不同的类别）：受力方式：拉式、压式、梁式、复式；温度：高温、低温、常温；材料：合金钢、不锈钢、铝合金；精度：C0.5~C10，还有D级；结构：柱式/筒式、悬臂梁式、剪切梁式、板环式、S型、轮辐式等；输出方式：模拟式、数字式。汽车衡上多为桥式（双剪梁）、柱式和悬臂式（单剪梁）。2.1.5传感器的补偿及计算：原理图UiUo信号（+）绿信号（-）白R1R2RtoR3R42RM2RM2'RM2'RM2'1R2'1R21R21R2Rs2RsRj激励（+）红激励（-）黑Rzo〈图二〉–R1、R2、R3、R4为电阻应变片（无应变时为350Ω或700Ω或1000Ω）作用：直接感受弹性体的应变。–Rto为零点温度补偿电阻作用：用来把空载条件下由于环境温度的变化而引起的零点漂移加以补偿。材料：金属纯镍电阻、镍质箔栅特性：对温度敏感–Rzo为零点调整电阻作用：把传感器的空载输出信号调整到要求范围。材料：康铜丝（电阻温度系数较小）特性：对温度不敏感–RM为输出温度补偿电阻（弹性模量补偿电阻）作用：补偿因环境温度变化造成的传感器满负荷输出变化。材料：镍丝或镍片电阻特性：对温度敏感–RM’：RM线性化电阻作用：调整RM的补偿效果。材料：金属膜电阻特性：对温度不敏感–RL为线性调整电阻作用：调整传感器的天然非线性误差，使其呈线性。材料：半导体应变器特性：对温度敏感–RL’：为RL线性化电阻作用：调整RL的补偿效果。材料：金属膜电阻特性：对温度不敏感–Rs为灵敏度调整电阻作用：用来调整传感器的灵敏度，使其具有互换性和一致性。材料：康铜丝（漆包）特性：对温度不敏感–Rj为输入阻抗调整电阻作用：规范传感器输入阻抗，使传感器参数规范化。材料：金属膜电阻特性：对温度不敏感电桥失衡原理工作原理组成部分：传感元件+敏感元件+测量电路即：Fδε△R△UF作用下，R1、R3压缩，R2、R4拉伸，由公式：R=，得R1、R3缩小，R2、R4增大。s/L〈图三〉FR2R4R1FR3计算公式：UB=[R2/(R1+R2)]×Ui；UD=[R3/(R3+R4)]×Ui；UO=UB-UD=[R2/(R1+R2)]×Ui-[R3/(R3+R4)]×Ui=()Ui=[]Ui=[]Ui=[]Ui……….（1）433212RRRRRR)RR)(RR()RR(R)RR(R4321213432)RR)(RR(RRRRRRRR432132314232)RR)(RR(RRRR43213142当传感器空载时，U0=0，R2R4-R1R3=0，R2R4=R1R3或=此时为电桥平衡，实际上空载时应变电阻值大小很接近，即R1=R2=R3=R4=R，设压载荷后，R1=R-△R，R2=R+△R，R3=R-△R，R4=R+△R。则式（1）：21RR34RRU。=[]Ui=[]Ui=[]Ui=[]Ui=Ui=Ui……….（2）)RR)(RR(RRRR43213142)RRRR)(RRRR()RR)(RR()RR)(RR(R2R2)RR()RR(2222222R4RRR2RRRR2R2R4RR4RR由（2）式看出：传感器的输出信号电压与桥压大小成正比，与电阻的变化率成反比。在已知供桥压Ui，输出信号U0和应变电阻阻值的情况下，可以计算出应变电阻的变化量。例如：设：1）灵敏度K=2mV/V，2）应变片电阻R1=700Ω和R2=350Ω时，要求分别计算的值解：据上式（2）：因为U0=KUi，则（2）式应变为K=RR所以△R1=700Ω×2mV=700Ω×0.002V=1.4Ω△R2=350Ω×2mV=350Ω×0.002V=0.7ΩR4R1R3R2ABDCUoUi+-+-〈图四〉2.1.6对装有N只传感器的衡器总输出信号电压的估算：（1）均匀载荷称重系统E=KU（对于并联法）式中E——传感器输出的总电压（mV）N——传感器个数。K——传感器灵敏系数（mV/V）。W——加载量（t）。WH——单只传感器额定载荷（t）。U——传感器供桥电压（V）。HWnW例如：一台120t的汽车衡，选用30t传感器8只，供桥电压为5V，灵敏系数K=2mV/V，并联接法。问：1）加15t砝码时，总输出电压是多少毫伏？2）若分度值是20kg，问一个分度对应多大的信号电压？解：根据信号电压公式：1）E=KU=2×5×=0.625（mV）2）一个分度值（20kg）对应的信号电压为：=0.00083（mV）=0.83（µV）HWnW308152015000625.0（2）不均匀载荷称重系统E=（对于并联系统）式中E——传感器总输出电压（mV）。n——传感器个数。Ei——第i只传感器的输出电压（mV）。n/En1ii2.2传感器好坏的判断2.2.1首先测量传感器的桥压和输出信号电压（设桥压10V）（1）如果空载时输出电压在1mv之内，可判定为好；（2）如果空载时输出变到大于1mv或低于1mv，说明传感受损，若信号能稳定，可凑乎使用；（3）如果空载时输出变为几十毫伏，说明弹性体曾经承受过超限大负荷，发生永久性变形或电路有问题，需更换；（4）如果空载时输出变为较大的负信号，说明传感器内部电路系统有问题，需更换。2.2.2测量传感器电路部对外壳和对屏蔽线的绝缘电阻、20MΩ档应为无穷大。如果绝缘不好，就可能有干扰电压串入信号回路，引起仪表指示不稳定。如果电阻太小，有可能使称重系统不能使用。2.2.3测量传感器四条引出线间的电阻值。（1）测量传感器输入电阻应为：370Ω~410Ω（各厂家产品不同），该值有别或770Ω~810Ω（各厂家产品不同），该值有别输出电阻应为：350Ω~353Ω（各厂家产品不同），有1~3Ω差别750Ω~753Ω（各厂家产品不同），有1~3Ω差别（2）测量传感器各条引出线之间电阻的对称性，假设为：红（桥压+），黑（桥压-），绿（信号+），白（信号-）。–“绿”对“红”的电阻≈“绿”对“黑”的电阻；–“白”对“红”的电阻≈“白”对“黑”的电阻；–“黑”对“绿”的电阻=“黑”对“白”的电阻；–“红”对“绿”的电阻=“红”对“白”的电阻。若不对称则有可补偿电阻开路，造成灵敏度降低，造成大台面汽车衡、角差调不过来，车停在秤台的不同位置时显示不同。尽管称量有指示且稳定，也不能使用，须更换传感器。对于四只传感器的动态衡，如果空秤台时，信号为负值，如果仪表不能测负信号，秤不能使用时，可在接线盒内的对应端子上并接100K级左右的大电阻（接在红绿或黑白线之间），使信号变正，能够恢复使用。传感器故障多数出在引出电缆部分，造成零漂或数字不稳（如砸损、剥线损绝缘、线间进水等）所以，对传感器电缆的保护极其重要。2.3称重传感器技术参数（以QS型为例）〈表3〉序号名称单位技术指标1额定载荷T10.15.20.25.30.40.502灵敏度mV/V2.0±0.0023不重复性%F.S0.024滞后%F.S0.025非线性%F.S0.026蠕变（30分钟）%F.S0.027零点输出%F.S18温度补偿范围℃-10~559使用温度范围℃-30~7010输出温度系数%F.S/10℃0.02序号名称单位技术指标11零点温度系数%F.S/10℃0.0212输入阻抗Ω750±1013输出阻抗Ω703±214推荐激励电压V10~1215最大激励电压V1516绝缘电阻MΩ500017安全过载%F.S150，120（40，50t）18极限过载%F.S300，200（40，50t）19材质合金钢20密封等级IP6821电缆长度米12~16米2.4选择传感器2.4.1传感器结构型式选择：（1）必须始终保证重物的重力线通过传感器的承重轴线。（2）传感器本身应有良好的抗侧向力能力（有迅速复位能力和保护装置）。2.4.2传感器量程的选择：公式LH=式中LH——传感器额定容量。WH——传感器在称重系统中总的最大称量（净重）。W0——总皮重。N——传感器个数。α——系数。NWWoHα根据以下使用条件确定：当N个传感器均匀受力，且无振动、冲击条件下工作时，α=1.1~1.3。当偶尔有冲击、振动工作时α=1.3~1.5。当有重复的冲击、振动条件下进行动态称重时α=1.7。当N个传感器不均匀受载时，根据偏载可能形成的最大载荷乘以