淺析數字汽車衡對模擬汽車衡的優越性

本文介紹了傳統的模擬稱重傳感器和數字稱重傳感器的工作原理,介紹了稱重傳感器主要的技術參數,以及數字汽車衡對模擬汽車衡的優越性,預測了汽車衡的技術發展趨勢。
一、模擬式稱重傳感器的工作原理
從工作原理上分，模擬稱重傳感器可分為電阻應變式、電容式、電感式、壓磁式、壓電式和振弦式等等，其中使用最廣泛的是電阻應變式稱重傳感器。本文將以柱形電阻應變式稱重傳感器為例，介紹其工作原理。
柱形稱重傳感器的工作原理如圖1所示，電阻應變片粘貼在彈性敏感元件上并組成電橋；彈性體的應變值隨著被測物體的重量而改變；電阻應變片的電阻值將隨著彈性體的應變而同步地變化，從圖1可以看出，在一個合金圓柱型的彈性體上，縱向和橫向上粘貼R1/R2/R3/R4四個應變片，當彈性體從上往下受力時，其橫向拉伸，縱向壓縮，使粘貼在其表面上的應變片同步地變形而改變電阻值，由于由應變片連接成平衡電橋，應變電阻的變化會引起電橋的不平衡，傳感器從而輸出與所載物體的重量成正比的信號，以30t模擬傳感器為例，其滿量程時輸出信號是30MV.

二、數字稱重傳感器的工作原理
數字稱重傳感器工作原理如圖2所示，它由模擬傳感器、放大器、A/D轉換器、CPU、存儲器（內含補償軟件和自控軟件），電源和通訊模塊組成。一般的數字傳感器只有AD轉換和通訊功能，比如我公司的“DIGITAL LOAD CELLS”,更高級的智能型數字傳感器能自動對傳感器的零點、溫度、非線性、滯后、蠕變性能等進行數字化補償，最后輸出數字信號。比如”POWERCELL RLOAD CELLS”.

三、稱重傳感器的技術指標

額定載荷和靈敏度是模擬傳感器的最重要的兩個技術指標，額定載荷俗稱量程，是指傳感器能保證測量精度的最大承受重量，靈敏度等于額定載荷下的凈輸出電壓除以激勵電壓，最常見的是2MV/V，數字傳感器只有額定載荷而沒有靈敏度指標，只有內碼，例如10萬或20萬，每個數字傳感器都有唯一的編碼（即ID）,在組裝成地磅后，相互互補干擾。
四、數字式汽車衡對模擬式汽車衡的優越性
我們先看某客戶原來用來測量磷礦石采用的是100t模擬稱重傳感器的汽車衡，在2012年二期項目新上了100t數字稱重傳感器的地磅，在2014年原有的100t模擬稱重傳感器的汽車衡也改造成數字式汽車衡，從使用和維護來看，數字式地磅相比模擬式汽車衡有很多的優越性，主要體現在以下幾點：
1.由于數字式汽車衡使用數字通訊手段，輸出信號抗干擾能力強，并提高了系統的防雷擊能力。原來使用模擬稱重傳感器地磅的時候，碰到雷雨天氣，不但不敢使用，在管理上還要求關電躲避雷擊，而數字式汽車衡在雷雨天氣照樣過磅。
2.數字式汽車衡用軟件對傳感器自動進行角差調整、零點補償、線性修正等性能補償，更好解決了偏載及溫度影響與時間效應造成的蠕變問題，徹底消除溫漂和時漂的影響，減小了汽車衡的系統誤差，大大提高了汽車衡的穩定性和可靠性。
3.數字式汽車衡改善了電子衡器的維護特性與互換性，當某一個傳感器發生故障時，能及時準確判斷那個傳感器并更換，或者在系統里將數字傳感器進行必要設置后，仍能保證汽車衡的一定的工作能力，而模擬傳感器發生故障，只能打開接線盒測量每一個傳感器的毫伏值，逐一排查，費時費力。
4.數字式汽車衡通過應用軟件就能進行自檢與校正，簡化了汽車衡的標定、調整過程。而模擬式汽車衡標定時需要用精密儀表測量傳感器的毫伏值，然后不斷地細致地調整接線盒的定位器，也是費時費力。
5.數字式傳感器采用RS485串行通信方式，傳輸長度可達1200m,而模擬傳感器的接口傳輸距離一般為20—30m.100噸臺面比較大，8只傳感器分布四周，這對模擬式地磅酒意味著磅房位置必須緊靠著秤臺，而數字式地磅傳感器布線就很自由，通過在臺面四周加裝攝像頭，磅房位置基本上可以隨心所欲的安排，對于經常過超載的重車的汽車衡，磅房的位置可是關系到計磅工作人員安全的大事。
6.數字式地磅的接線盒是通信接口，只是通過RS485或RS232連到專用的終端或計算機，因為“簡單“所以數字接線盒基本沒有故障率，而模擬接線盒，集放大，消除角差，信號的疊加等功能于一身，因為”復雜“，所以模擬接線盒故障率高，常見的有導線氧化接觸不良，受潮絕緣下降，定位器損壞等故障。
7.從我公司的汽車衡采購指導上看，模擬式傳感器的使用壽命在5年左右，而數字式傳感器使用壽命可以達到10年以上，在客戶實際使用中證明，模擬式傳感器使用壽命一般3-5年，經過幾年的使用，還沒有發生數字傳感器損壞的情況。
五、總結
經過客戶幾年的使用比較，數字式汽車衡相比模擬式汽車衡，它具有更好地穩定性；防雷效果好，更容易標定；更容易調整角差，磅房可以放置更安全的位置，更容易維護等優點，另外，雖然數字式汽車衡一次性投入要大一點，但使用中的維護成本要比模擬式汽車衡更低，因此，小編認為數字式汽車衡是汽車衡發展的必然趨勢。

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