稱(cheng)重(zhong)傳(chuan)感器(qi)的原理及應用

隨著(zhe)技術(shu)的(de)進(jin)步(bu)

,

由(you)稱(cheng)重(zhong)傳(chuan)感器(qi)制作的(de)電子(zi)衡(heng)器(qi)已(yi)廣泛(fan)地(di)應用到(dao)各行(xing)各業(ye)

,

實現(xian)了(le)對物(wu)料的(de)快(kuai)

速、準確(que)的(de)稱(cheng)量(liang)，特(te)別是(shi)隨著(zhe)微(wei)處(chu)理(li)機的出現(xian)，工業(ye)生(sheng)產過(guo)程自動(dong)化程(cheng)度(du)化的(de)不(bu)斷(duan)提高(gao)，稱(cheng)

重(zhong)傳(chuan)感器(qi)已(yi)成為過(guo)程控(kong)制中的壹(yi)種(zhong)必需的(de)裝(zhuang)置，

從以(yi)前(qian)不(bu)能稱(cheng)重(zhong)的(de)大型罐、

料(liao)鬥等重(zhong)量(liang)計測

以及吊(diao)車秤、

汽(qi)車秤等計(ji)測控(kong)制，

到混(hun)合分(fen)配(pei)多(duo)種(zhong)原料(liao)的(de)配(pei)料系統、

生產工藝中的自動(dong)檢測(ce)

和(he)粉(fen)粒體(ti)進(jin)料(liao)量控(kong)制等，

都應用了(le)稱(cheng)重(zhong)傳(chuan)感器(qi)，

目前(qian)，

稱(cheng)重(zhong)傳(chuan)感器(qi)幾(ji)乎(hu)運用(yong)到了(le)所(suo)有(you)的稱(cheng)重(zhong)

領(ling)域。

1

．高(gao)速定量(liang)分(fen)裝(zhuang)系(xi)統

本(ben)系(xi)統由(you)微(wei)機控制稱(cheng)重(zhong)傳(chuan)感器(qi)的稱(cheng)重(zhong)和(he)比較，並輸(shu)出控(kong)制信號(hao)，執(zhi)行(xing)定值(zhi)稱(cheng)量(liang)，控(kong)制外部(bu)

給料(liao)系(xi)統的運(yun)轉，實行(xing)自動(dong)稱(cheng)量(liang)和(he)快(kuai)速分(fen)裝(zhuang)的(de)任(ren)務(wu)。

系統采用

MCS-51

單(dan)片(pian)機和

V/F

電壓頻(pin)率變換器等電(dian)子(zi)器(qi)件，其硬(ying)件電(dian)路框(kuang)圖(tu)如圖(tu)

1

所(suo)示，

用

8031

作(zuo)為中央處(chu)理(li)器，

BCD

拔碼盤作(zuo)為定(ding)值(zhi)設(she)定輸(shu)入(ru)器，物(wu)料裝(zhuang)在料鬥裏(li)，其重(zhong)量(liang)使(shi)傳(chuan)

感器(qi)彈(dan)性體(ti)發(fa)生(sheng)變形(xing)，

輸(shu)出與(yu)重(zhong)量(liang)成正(zheng)比的電信號(hao)，

傳(chuan)感器(qi)輸(shu)出信號(hao)經放(fang)大器(qi)放(fang)大後(hou)，

輸(shu)入(ru)

V/F

轉換器(qi)進(jin)行(xing)

A/D

轉換(huan)，

轉換成的(de)頻(pin)率信號(hao)直接(jie)送(song)入(ru)

8031

微(wei)處(chu)理(li)器中，

其數字(zi)量由(you)微(wei)機進(jin)

行(xing)處(chu)理(li)。

微(wei)機壹(yi)方面(mian)把物(wu)重(zhong)的(de)瞬時數字(zi)量(liang)送(song)入(ru)顯(xian)示電路(lu)，

顯(xian)示出瞬(shun)時物(wu)重(zhong)，

另(ling)壹(yi)方面(mian)則進(jin)行(xing)

稱(cheng)重(zhong)比較，開啟(qi)和(he)關(guan)閉加料(liao)口(kou)、放(fang)料(liao)於(yu)箱中等壹(yi)系(xi)列的稱(cheng)重(zhong)定(ding)值控制。

圖(tu)

1 

原理(li)框圖(tu)

在整(zheng)個(ge)定(ding)值(zhi)分(fen)裝(zhuang)控(kong)制系統中，稱(cheng)重(zhong)傳(chuan)感器(qi)是影(ying)響電(dian)子(zi)秤測量(liang)精度(du)的(de)關(guan)鍵部(bu)件，選(xuan)用

GYL-3

應變式稱(cheng)重(zhong)測(ce)力(li)傳(chuan)感器(qi)。四(si)片(pian)電阻(zu)應變片構(gou)成全(quan)橋(qiao)橋(qiao)路(lu)，在所(suo)加橋(qiao)壓

U

不(bu)變的情況(kuang)下，傳(chuan)

感器(qi)輸(shu)出信號(hao)與(yu)作用在傳(chuan)感器(qi)上(shang)的重(zhong)力(li)和(he)供(gong)橋(qiao)橋(qiao)壓成正(zheng)比，而且(qie)，供(gong)橋(qiao)橋(qiao)壓

U

的變化直接(jie)

影(ying)響電(dian)子(zi)稱(cheng)的(de)測(ce)量(liang)精度(du)，

所(suo)以要求(qiu)橋(qiao)壓很穩定(ding)。

毫伏(fu)級(ji)的(de)傳(chuan)感器(qi)輸(shu)出經(jing)放(fang)大後(hou)，

變成了(le)

0-10V

的電壓信號(hao)輸(shu)出，

送(song)入(ru)

V/F

變換器進(jin)行(xing)

A/D

轉換(huan)，

其輸(shu)出端輸(shu)出的(de)頻(pin)率信號(hao)加到(dao)單(dan)片(pian)機

8031

定時器

1

的(de)計(ji)數、輸(shu)入(ru)端

T1

上(shang)。在微(wei)機內部由(you)定時器

0

作(zuo)計(ji)數定時，定時器

0

的(de)定(ding)時時間(jian)由(you)要

求(qiu)的(de)

A/D

轉換(huan)分(fen)辯(bian)率(lv)設(she)定。

定(ding)時器

1

的(de)計(ji)數值反映(ying)了(le)測(ce)量(liang)電壓大小即物(wu)料的(de)重(zhong)量(liang)。

在顯(xian)示的同(tong)時，

計算機還根(gen)據設(she)定值(zhi)

與(yu)測量值進(jin)行(xing)定值(zhi)判(pan)斷(duan)。測量(liang)值與(yu)給定值進(jin)行(xing)比較，取差(cha)值(zhi)提(ti)供(gong)

PID

運(yun)算，當(dang)重(zhong)量(liang)不(bu)足(zu)，

則繼(ji)續送(song)料和顯(xian)示測量(liang)值。

壹(yi)旦(dan)重(zhong)量(liang)相等或大於(yu)給(gei)定值(zhi)，

控(kong)制接口(kou)輸(shu)出控(kong)制信號(hao)，

控制外部(bu)

給料(liao)設(she)備停止(zhi)送(song)料，

顯(xian)示測量(liang)終值(zhi)，

然(ran)後(hou)發(fa)出(chu)回(hui)答令，表(biao)示該袋裝(zhuang)料(liao)結(jie)束(shu)，

可進(jin)行(xing)下袋的(de)裝(zhuang)

料(liao)稱(cheng)重(zhong)。

圖(tu)

2

所(suo)示為自動(dong)稱(cheng)重(zhong)和(he)裝(zhuang)料(liao)裝(zhuang)置。

每(mei)個裝(zhuang)料(liao)的箱子(zi)或(huo)袋子(zi)沿傳(chuan)送(song)帶運動(dong)，

直到(dao)裝(zhuang)有(you)料的(de)電子

稱(cheng)下(xia)面(mian)，傳(chuan)送(song)帶停止(zhi)運(yun)動(dong)，電(dian)磁(ci)線(xian)圈(quan)

2

通電，電(dian)子(zi)稱(cheng)料(liao)鬥翻(fan)轉(zhuan)，

使(shi)料(liao)全(quan)部(bu)倒(dao)入(ru)箱子(zi)或(huo)袋子(zi)中，

當(dang)料倒(dao)完，

傳(chuan)送(song)帶馬達(da)再(zai)次通電，將(jiang)裝(zhuang)滿料的(de)箱子(zi)或(huo)袋子(zi)移出(chu)，並(bing)保護傳(chuan)送(song)帶繼(ji)續運行(xing)，直

到(dao)下壹(yi)次空(kong)袋或(huo)空(kong)箱切(qie)斷(duan)光電(dian)傳(chuan)感器(qi)的光源，

與(yu)此同時，

電子(zi)稱(cheng)料(liao)箱復(fu)位(wei)，

電(dian)磁(ci)線(xian)圈(quan)

1

通電，

漏鬥給電子(zi)秤自動(dong)加料(liao)，重(zhong)量(liang)由(you)微(wei)機控制，當(dang)電子(zi)秤中的料(liao)與(yu)給定值相等時，電磁(ci)線(xian)圈(quan)

1

斷(duan)

電，

彈(dan)簧力(li)使(shi)漏鬥門關(guan)上(shang)。

裝(zhuang)料(liao)系統開始(shi)下壹(yi)個(ge)裝(zhuang)料(liao)的循(xun)環。

當(dang)漏鬥中的料(liao)和傳(chuan)送(song)帶上(shang)的箱

子(zi)足(zu)夠(gou)多(duo)時，這個(ge)過(guo)程可以持續不(bu)斷(duan)地(di)進(jin)行(xing)下去(qu)。必要時，＊作人(ren)員(yuan)可以隨時停止(zhi)傳(chuan)送(song)帶，

通過(guo)拔碼(ma)盤輸(shu)入(ru)不(bu)同的(de)給(gei)定值，然(ran)後(hou)再啟(qi)動(dong)，即可改(gai)變箱或(huo)袋中的重(zhong)量(liang)。

給料設(she)備停止(zhi)送(song)料，

顯(xian)示測量(liang)終值(zhi)，

然(ran)後(hou)發(fa)出(chu)回(hui)答令，表(biao)示該袋裝(zhuang)料(liao)結(jie)束(shu)，

可進(jin)行(xing)下袋的(de)裝(zhuang)

料(liao)稱(cheng)重(zhong)。

圖(tu)

2

所(suo)示為自動(dong)稱(cheng)重(zhong)和(he)裝(zhuang)料(liao)裝(zhuang)置。

每(mei)個裝(zhuang)料(liao)的箱子(zi)或(huo)袋子(zi)沿傳(chuan)送(song)帶運動(dong)，

直到(dao)裝(zhuang)有(you)料的(de)電子

稱(cheng)下(xia)面(mian)，傳(chuan)送(song)帶停止(zhi)運(yun)動(dong)，電(dian)磁(ci)線(xian)圈(quan)

2

通電，電(dian)子(zi)稱(cheng)料(liao)鬥翻(fan)轉(zhuan)，

使(shi)料(liao)全(quan)部(bu)倒(dao)入(ru)箱子(zi)或(huo)袋子(zi)中，

當(dang)料倒(dao)完，

傳(chuan)送(song)帶馬達(da)再(zai)次通電，將(jiang)裝(zhuang)滿料的(de)箱子(zi)或(huo)袋子(zi)移出(chu)，並(bing)保護傳(chuan)送(song)帶繼(ji)續運行(xing)，直

到(dao)下壹(yi)次空(kong)袋或(huo)空(kong)箱切(qie)斷(duan)光電(dian)傳(chuan)感器(qi)的光源，

與(yu)此同時，

電子(zi)稱(cheng)料(liao)箱復(fu)位(wei)，

電(dian)磁(ci)線(xian)圈(quan)

1

通電，

漏鬥給電子(zi)秤自動(dong)加料(liao)，重(zhong)量(liang)由(you)微(wei)機控制，當(dang)電子(zi)秤中的料(liao)與(yu)給定值相等時，電磁(ci)線(xian)圈(quan)

1

斷(duan)

電，

彈(dan)簧力(li)使(shi)漏鬥門關(guan)上(shang)。

裝(zhuang)料(liao)系統開始(shi)下壹(yi)個(ge)裝(zhuang)料(liao)的循(xun)環。

當(dang)漏鬥中的料(liao)和傳(chuan)送(song)帶上(shang)的箱

子(zi)足(zu)夠(gou)多(duo)時，這個(ge)過(guo)程可以持續不(bu)斷(duan)地(di)進(jin)行(xing)下去(qu)。必要時，＊作人(ren)員(yuan)可以隨時停止(zhi)傳(chuan)送(song)帶，

通過(guo)拔碼(ma)盤輸(shu)入(ru)不(bu)同的(de)給(gei)定值，然(ran)後(hou)再啟(qi)動(dong)，即可改(gai)變箱或(huo)袋中的重(zhong)量(liang)。

自動(dong)稱(cheng)重(zhong)和(he)裝(zhuang)料(liao)裝(zhuang)置

系統選(xuan)用不(bu)同的(de)傳(chuan)感器(qi)，改(gai)變稱(cheng)重(zhong)範(fan)圍，則可以用到水泥、食(shi)糖、面(mian)粉(fen)加工等行(xing)業(ye)的(de)自

動(dong)包裝(zhuang)中。

2．傳(chuan)感器(qi)在商用電(dian)子秤中的應用

目前(qian)，商(shang)用(yong)電(dian)子計價(jia)秤的使(shi)用(yong)非(fei)常(chang)普(pu)及(ji)，逐漸會取代傳(chuan)統的桿(gan)稱(cheng)和(he)機械案秤。電子(zi)計價(jia)秤

在秤臺結(jie)構(gou)上(shang)有(you)壹(yi)個(ge)顯(xian)著(zhu)的特(te)點：

壹(yi)個(ge)相當(dang)大的(de)秤臺，

只(zhi)在中間(jian)裝(zhuang)置壹(yi)個(ge)專門設(she)計的(de)傳(chuan)感器(qi)

來承(cheng)擔(dan)物(wu)料的(de)全(quan)部重(zhong)

圖(tu)3 

計價(jia)秤內部(bu)結(jie)構(gou)示意圖(tu)

所(suo)示。常用(yong)的電(dian)子(zi)計(ji)價(jia)秤傳(chuan)感器(qi)的結(jie)構(gou)如圖(tu)

4a）為雙連(lian)橢圓孔(kong)

彈(dan)性體(ti)，秤盤用(yong)懸(xuan)臂梁(liang)端部上(shang)平面(mian)的兩個螺孔(kong)緊(jin)固；圖(tu)4（b）為梅(mei)花(hua)型四(si)連(lian)孔(kong)彈(dan)性體(ti)，秤盤

用(yong)懸(xuan)臂梁(liang)端部側面(mian)的(de)三(san)個螺(luo)孔(kong)堅固，中間(jian)支(zhi)桿(gan)上(shang)粘(zhan)貼補(bu)償用(yong)的應變片。這兩種(zhong)形(xing)式的(de)傳(chuan)感器(qi)，

在計價(jia)秤中用得zui多(duo)。圖(tu)4（c）為三(san)梁(liang)式彎曲(qu)彈(dan)性體(ti)，采樣彎曲(qu)應力(li)，對重(zhong)量(liang)反應敏(min)感，宜(yi)

用來制作小(xiao)稱(cheng)量(liang)計(ji)價(jia)秤。圖(tu)4（d）為三(san)梁(liang)式剪切(qie)彈(dan)性體(ti)，采樣中間(jian)敏(min)感梁(liang)的剪切(qie)應力(li)，宜(yi)用

來制作幾(ji)百公斤(jin)稱(cheng)量(liang)範(fan)圍計(ji)價(jia)秤。

圖(tu)4 計價(jia)秤用彈(dan)性體(ti)結(jie)構(gou)

用(yong)這(zhe)些(xie)復(fu)梁(liang)型高(gao)精度(du)傳(chuan)感器(qi)來支承(cheng)壹(yi)個(ge)大的稱(cheng)重(zhong)平(ping)臺，被稱(cheng)重(zhong)物(wu)又可能放置在任(ren)何稱(cheng)臺的

任(ren)意位(wei)置上(shang)，必然(ran)會產生(sheng)四(si)角(jiao)示值誤(wu)差(cha)，對圖(tu)4（a），（b）兩種(zhong)結(jie)構(gou)形(xing)式的(de)傳(chuan)感器(qi)，可通過(guo)

銼磨的(de)形(xing)式進(jin)行(xing)角(jiao)差(cha)修(xiu)正(zheng)。