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：〈图一〉1.3.2配置表〈表1〉配置表〈表1〉1.3.3主要技术参数表〈表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〈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：Fδ

ε

△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。〈图三〉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）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）：U。=[]Ui=[]Ui=[]Ui=[]Ui=Ui

=Ui……….（2）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=所以

△R1=700Ω×2mV

=700Ω×0.002V

=1.4Ω

△R2=350Ω×2mV

=350Ω×0.002V

=0.7Ω

〈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）。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）

（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）。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〉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。

α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上述系数α即可。3.汽车衡安装3.1汽车衡土建基础3.1.1大台面汽车衡的基础结构分为无基坑、浅基坑和深基坑三种。如下：（1）深基坑基础：（如图五）优点：1）秤台下面空间较大，人可以进去，站着身子清理杂物；2）好检查传感器受力情况；3）积水可用水泵抽出。缺点：施工时挖土方量大，混凝土用量多。（很少用）（2）浅基坑基础：用的较少。必须设置排水管道，确保下暴雨时传感器不淹入水中。当安装称台的空地较短时，用这种结构。（如图六）优点：无引坡，占地小。缺点：1）易被雨水浸泡传感器；2）坑下通风不好，传感器的绝缘电阻容易因受潮湿下降，使称重信号中串入干扰电压，影响计量。3）基坑中的杂物较难清理。（3）无基坑基础:用的最多。（推荐用）（如图七）优点：1）传感器安装基础预埋板高于地平面（至少和地平面平），传感器一般不会被水泡。2）秤台底部通气好，湿度较小，传感器的绝缘电阻不易被破坏；3）秤台下面的杂物较易清理。缺点：1）秤台基础有引坡；2）占地较长。3.1.2基础施工要求：（1）挖土方：必须挖至当地冻土线以下。1）主基础部分素土夯实：地耐力，50t以下的秤不小于10t/m2，100以上的秤不小于15t/m2。2）引道部分、较薄。注：第一层：3׃7灰土垫层：3份石灰，七份粘土，根据坑深决定厚度，一般不小于100mm厚；第二层：C10素砼100mm厚（无钢筋）；第三层：C20钢筋混凝土500~600mm厚；第四层：1׃2、5水泥沙浆20mm厚，抹面。

（2）筑梁式基础较合理，节省水泥，但支模板较麻烦。在预埋基础板时，必须保地脚螺丝和预埋板的正确位置，为此建议采用二次灌浆的办法来定位地脚螺栓和底板，尤其是底板的水平度和标高误差必须符合图纸要求。基础施工完毕后，必须注意养护，混凝土未达到设计强度不得安装秤台。磅房必须设置一根接地桩，接地电阻小于4Ω。信号电缆的穿线管不得打死弯，一般不要有接头，不得有毛刺。基础混凝土内的横钢筋网需对50%以上的交叉点用16号铁丝捆扎起来，地脚螺栓、接地桩都与钢筋网连接起来，形成分布式接地网，接地电阻小于4Ω。穿信号电缆的金属管也必须与接地网相连。基础施工前，要仔细阅读基础施工图纸，要会看图，要看懂图，严格按图施工。3.2安装秤台汽车衡基础土建部分完成并且已过了养护期，硬度超过28天，硬度的80%以上才允许安装秤台。3.2.1安装秤台前的准备：清除基坑中的杂物，清理预埋板上的污垢、焊瘤等，一定要保证安装面平整；检查预埋秤坑护边角钢的高度，要确保放上称台后，秤台和护边角钢的高度差小于2mm；用长皮尺检查秤坑两侧护边是否平行且对称（可用拉对角线方法，要求两条对角线长度差小于5mm，同时检查秤坑的长度尺寸）。检查预埋板是否水平，有两方面内容：一是预埋板本身的水平度（可用水平尺），若不平，传感器倾斜受力，计量性能肯定不好；二是各个预埋板要求在一个平面内（可用水准仪）。检查预埋板下面的混凝土是否垫扎实（可用小锤敲击，听声音较清晰，若有回声说明没有埋填结实）。希望把检查结果填入安装报告中，并给用户讲清楚，有可能出现回零和线性度不好。检查接地桩对预埋板的电阻值。应该是连通的，若不通也要做好记录，并告诉用户，说明防雷性能差。若有排水通道，要检查是否畅通3.2.2称台就位秤坑内各传感器附近垫上方木，使秤台置入秤坑时，传感器不接触上压头。用起重机将称台吊起落入秤坑内，（起吊时钢丝绳对台平的角度不得小于45º），摆放到合适的位置。用千斤顶（或起重设备）抬起秤台，抽掉垫在秤台下的方木，摆正上压头，慢慢松开千斤顶，使秤台徐徐落下，这里特别注意的是上压头一定要反复观察，对准传感器中心。台板就位后，检查台边间隙和中缝，应满足要求。台板就位后，检查每只传感器是否都吃上力（可用手转动钢球是否已经转不动了）台板就位后，把各台传感器的激励线都接上，用万用表mV档检查其输出信号大小并临时记录，从而确定各台传感器的受力程度。（特别说明：我们要记录的是每只传感器被秤台压上后，增加信号的大小——即压上秤台的信号减去空载信号）调整使各传感器受力大小基本一致：若为四只传感器的秤台用加垫片方法使各传感器增加的信号应调整为一样大，其差值不大于10%；若为多于四传感器的秤，秤台中间的传感器受力大约是头上传感的1.95倍左右。若使用钢球传力的传感器，可用撬杆多晃动晃动秤台，或人站在台面上左右晃动。有条件的话，叫一台重车上秤台，重复碾压，使钢球碗进一步对准，垫片进一步扎实。然后再去测量各传感器的输出，重新调整。4.新安装汽车衡的

角差调整同一台汽车停在未经调整的汽车衡称台不同位置时，称重仪表显示的数值往往不完全相同，这就需要进行角差调整。4.1角差产生的主要原因：（1）传感器参数的不一致性，特别是灵敏系数的不同（应变片、弹性体及制造工艺差异造成），避免方法：提前对传感器配对，灵敏度大小尽量接近。（2）传感器受力不均如：秤台设计缺陷——强度不够，传力不合理等；土建基础缺陷——耐力不够，基础板不平，板下填埋不扎实等；安装不当——该拧紧的螺丝不紧，球碗未对准，秤台活动不灵活等。4.2减小角差的方法1）传感器配对出厂提前对传感器配对，挑选灵敏度大小接近的传感器装在一台秤中，同时应考虑输出阻抗。在一个有N只称重传感器的汽车衡中，各传感器能全并联工作的条件是：式中：Si（i=1、2、…、N）——各台传感器的灵敏度Ri（i=1、2、…、N）——各台传感器的输出阻抗当Ri相等时，只看灵敏度Si的大小即可。2）在基础、秤台等制作安装下功夫，使传感器受力合理。3）各传感器信号电缆长度相等。4.3通过接线盒调整角差在秤台垫平、各传感器受力基本均衡基础上，进行角差调整。4.3.1介绍几种接线盒的电路原理及优缺点（以每台秤装四只传感器为例说明）（1）一种古老的传感器串联电路（已不用），在19世纪50年代到60年代初，瑞士诺尔顿的环式传感器是8条线引出，内部没有联成电桥，而是每一只应变片引出两条线，在接线盒内通过接线端子联成惠斯登电桥，每一桥臂上有四只应变片串联（四只传感器各取一只），而且压负荷后的阻值增加片都接在桥路对臂上，阻值减少片也都接在桥路另两个对臂上。这种电桥的角差调整只能在接线盒内并联大阻值固定电阻，如图中并的R〈图八〉优点：a)只用一个供电源；b)输出电压信号大（相当于四个传感器串联信号）。缺点：a)输出电阻大（当放大器输入阻抗不够大时，信号损失大）；b)抗干扰性能差。（2）一种信号串联电路：〈图九〉该电路是通过调整供桥电源EXC的大小来调角差的。优点：a)调整角差特别容易；b)信号大。缺点：a)用的电源多、成本高；b)输出电阻大。我公司过去用的动态汽车衡用这种接线盒。（3）一种两两并联再串联电路。〈图十〉a)信号大小相当于1只传感器的两倍；b)用2个供桥电源。调角差：调电源时，两只同时变，此电路现在很少见。（4）一种调分流电流的并联电路：〈图十一〉该电路是通过调整接线盒的10K电位器来调角差的。优点：a)只有一个电源，省成本；b)电路简单；c)输出阻抗小。缺点：a)调节范围小，约5e；b)调角差时影响输出零点。（5）单调传感