一、 電子汽車衡的工作原理
被稱重物或載重汽車停在秤臺上，在重力的作用下，秤臺將重力傳遞至傳感器，導致附著在傳感器上的彈性體發(fā)生變形，則彈性體應(yīng)變梁上的應(yīng)變電阻片及橋路失去平衡，輸出與重量數(shù)值成正比的電信號，經(jīng)線性放大器將信號放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由儀表內(nèi)的微處理機對重量信號進行處理后直接顯示重量數(shù)。配置打印機后，即可打印稱重數(shù)據(jù)；如配置計算機，可將計量數(shù)直接輸入稱重管理系統(tǒng)進行綜合管理。
二、 電子汽車衡的組成
承重和傳力部分：將物體的重量傳遞給稱重傳感器的全部裝置，包括稱重臺面、吊掛連接單元、安全限位裝置、地面固定件和基礎(chǔ)設(shè)施等。
稱重傳感器：介于秤臺和基礎(chǔ)之間，將被稱物的重量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，經(jīng)信號電纜輸出至稱重顯示儀表進行稱量的測試。
顯示儀表：用以測量稱重傳感器輸出的電信號，經(jīng)對電信號處理后，以數(shù)碼形式輸出數(shù)據(jù)。
電源：主要指向稱重傳感器提供的橋路激勵電源和儀表線路工作的電源。
SCS系列電子汽車衡主要由秤臺、傳感器、連接件、限位裝置、顯示儀表及接線盒等零部件組成，還可以選配打印機、大屏幕顯示器、計算機和穩(wěn)壓電源等外部設(shè)備。限位器的作用主要是保證稱量結(jié)果準確、誤差�。词褂袕娏覜_擊或颶風等橫向力的作用也能使秤安全工作）。限位器主要是防止秤臺橫向移動和左右晃動幅度。
三、電子汽車衡器的特點和主要用途
SCS汽車衡器與傳統(tǒng)的機械衡器、其它地上衡器相比，有很多顯著的優(yōu)點：如稱量迅速、準確、靈敏度高，數(shù)字顯示、直觀易讀，穩(wěn)定性、可靠性強，壽命長久，特別是在危險、惡劣環(huán)境下，更能體現(xiàn)電子衡器的作用。整個汽車衡器系統(tǒng)有穩(wěn)定可靠的高精度傳感器和智能化儀表顯示，儀表有高靈敏度、高分辨率、穩(wěn)定可靠、便于打印的優(yōu)點，如果與計算機、稱重軟件組成稱重管理系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)稱重的遠距離傳輸、集中自動化管理。
SCS汽車衡的秤體系統(tǒng)也有很多優(yōu)點，比如：秤體重量輕（平臺為超薄型鋼結(jié)構(gòu)），便于安放、搬運，安裝調(diào)試和維護很方便，可以采用淺基坑和無基坑2種安裝形式，基礎(chǔ)施工投資費用低。
SCS汽車衡一般用于港口、機場、礦山、冶金、工廠企業(yè)等大宗載重貨物車輛的稱重計算。
四、電子汽車衡器型號規(guī)格
電子汽車衡通常用：SCS-×××表示，其中：第一個S代表地上衡；C：代表傳力結(jié)構(gòu)—傳感器；第二個S代表數(shù)字顯示；后面的“×××”代表最大稱量。比如：SCS-80，表示80噸的電子汽車衡。
五、電子汽車衡器的功能介紹
（1）顯示功能
一般能顯示以下內(nèi)容：毛重、凈重、皮重、超載報警或顯示，有的衡器還可以顯示以下內(nèi)容：稱重次數(shù)、日期、時刻、車號、類別等。
（2）有處理功能
包括：分度值、分度數(shù)設(shè)定；量程設(shè)定；打印記錄等，有的汽車衡還可以根據(jù)用戶要求有皮重記憶、凈重分類及累計、日報打印單據(jù)、月報打印單據(jù)、金額計算、體積計算等處理功能。
六、 現(xiàn)代電子衡器的發(fā)展趨勢
稱重傳感器向高準確度、高穩(wěn)定性及環(huán)境適應(yīng)性更強發(fā)展，同時，使用方便、價格成本下降。微電子技術(shù)的應(yīng)用，使數(shù)據(jù)處理能力不斷增強，單臺秤的可靠性提高，同時形成分布式稱重集中數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有自適應(yīng)自診斷及對即將發(fā)生的故障具有預(yù)警功能的電子衡器也會出現(xiàn)。
電子秤設(shè)計方案
電子秤是目前常用的計量儀器，廣泛應(yīng)用在人們的日常生活中，圖2示出了電子秤的基本原理圖。
由于CS1240豐富的功能，并且?guī)в?SPAN lang=EN-US>SPI接口可以方便的與MCU進行通訊，因此只需極少量的外圍元件就可以構(gòu)成多種應(yīng)用方案，特別適合應(yīng)用在電子秤中。例如，由于片內(nèi)自帶PGA，因此就可以不需要外部的放大電路，這樣可減小系統(tǒng)的噪聲，降低成本。芯片帶有自糾正電路和系統(tǒng)糾正電路，可以糾正芯片及系統(tǒng)的增益誤差和失調(diào)誤差，進一步提高了精度。CS1240的參考電壓輸入可以直接用電源電壓，這樣就不需要額外的參考源，可以簡化電路設(shè)計、降低成本。
1．普通電子秤設(shè)計方案
圖3是采用CS1240實現(xiàn)的普通電子秤電路原理圖。傳感器出來的信號經(jīng)過外部的無源濾波器濾波后，送入到CS1240中。濾波器包括兩個部分：第一部分是由電感和電容組成的EMI濾波器，用來減小外部環(huán)境對于電路的影響；第二部分是由電阻和電容組成的RC濾波器，用來限制輸入信號的帶寬，降低輸入信號的噪聲。
由于CS1240內(nèi)部自帶有PGA電路，所以圖2中所示的放大部分在本電路中不需要。PGA的增益一般設(shè)置為64或者128。參考電壓輸入可以直接接在電源和地上，因此不需要額外的參考電壓。為了減小參考源的噪聲，需要在參考源的輸入端加入10uF的濾波電容，這個電容越靠近芯片越好。在電路正常工作以前，可以通過自糾正和系統(tǒng)糾正來糾正芯片和系統(tǒng)的增益誤差以及失調(diào)誤差來提高整個系統(tǒng)的精度。
CS1240通過SPI接口與MCU進行通訊。SPI接口為標準的四線SPI接口，包括片選信號CS、串行時鐘SCLK、串行輸入SDI和串行輸出SDO。通過SPI接口，可以讀寫CS1240內(nèi)的各個控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器�？梢钥闯觯麄�電路只需極少量的外圍元件(主要是一些起濾波作用的電容、電感以及電阻等無源器件)，實現(xiàn)起來非常簡單。
在設(shè)計電路時需要注意的是，因為CS1240是數(shù)�；旌闲酒�，為了防止數(shù)字部分的噪聲對模擬電路造成影響，最好使用單獨的數(shù)字電源和模擬電源，在電容的輸入端要加入旁路電容來減少電源噪聲對于電路的影響。在制作PCB板時，數(shù)字地和模擬地要分開，最后通過單點接觸連接起來。
2．高精度電子秤設(shè)計方案
一般說來，傳感器輸出的電壓值都非常小，基本上都是毫伏級甚至微伏級。在設(shè)計高精度電子秤時，需要外部放大電路來獲得足夠的增益。圖4給出了高精度電子秤的電路原理圖。
與圖3顯示的方案相比，這個電路主要是增加了由兩個運算放大器(簡稱運放)及電阻RG和RF組成的放大電路。這個放大電路的增益為：
通過調(diào)節(jié)RG和RF的值，就可以獲得所需要的增益，配合CS1240提供的最大128倍增益，可以將輸入信號放大到所需要的幅度。
選擇運放時要注意，由于輸入信號的幅度很小，因此對運放的噪聲性能和失調(diào)電壓要求非常高，應(yīng)選擇低噪聲、低失調(diào)的運算放大器。
本文小結(jié)
目前，電子秤正朝著小型化、高精度、智能化方向發(fā)展。CS1240采用外形為10.2×5.3mm的SSOP28腳封裝，尺寸很小，所需的外圍器件也很少，滿足了電子秤小型化的需求；它還提供了24位無失碼，21位有效精度的高性能，滿足了電子秤高精度的需求；其內(nèi)置各種控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器，并且可以通過SPI接口方便地控制和讀取這些寄存器，滿足了電子秤智能化的需求。因此CS1240是電子秤中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的理想選擇。
電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求
電子衡器一般是指裝有電子裝置的衡器。因其種類繁多，且涉及到貿(mào)易結(jié)算和保護廣大消費者的利益，所以為世界各國政府普遍關(guān)注和重視，并被確定為國家強制管理的法制計量器具。電子衡器是自動化稱重控制和貿(mào)易計量的重要手段，對加強企業(yè)管理、嚴格生產(chǎn)、貿(mào)易結(jié)算、交通運輸、港口計量和科學研究都起到了重要作用。電子衡器具有反應(yīng)速度快，測量范圍廣、應(yīng)用面廣、結(jié)構(gòu)簡單、使用操作方便、信號遠傳、便于計算機控制等特點。被廣泛應(yīng)用于煤炭、石油、化工、電力、輕工、冶金、礦山、交通運輸、港口、建筑、機械制造和國防等各個領(lǐng)域。
一、現(xiàn)狀
50年代中期電子技術(shù)的滲入推動了衡器制造業(yè)的發(fā)展。60年代初期出現(xiàn)機電結(jié)合式電子衡器以來，經(jīng)過40多年的不斷改進與完善，我國電子衡器從最初的機電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。我國電子衡器的技術(shù)裝備和檢測試驗手段基本達到國際90年代中期的水平。電子衡器制造技術(shù)及應(yīng)用得到了新發(fā)展。電子稱重技術(shù)從靜態(tài)稱重向動態(tài)稱重發(fā)展：計量方法從模擬測量向數(shù)字測量發(fā)展；測量特點從單參數(shù)測量向多參數(shù)測量發(fā)展，特別是對快速稱重和動態(tài)稱重的研究與應(yīng)用。但就總體而言，我國電子衡器產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大差距，其主要差距是技術(shù)與工藝不夠先進、工藝裝備與測試儀表老化、開發(fā)能力不足、產(chǎn)品的品種規(guī)格較少、功能不全、穩(wěn)定性和可靠性較差等。
二：趨勢
通過分析近年來電子衡器產(chǎn)品的發(fā)展情況及國內(nèi)外市場的需求，電子衡器總的發(fā)展趨勢是小型化、模塊化、集成化、智能化；其技術(shù)性能趨向是速率高、準確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高；其功能趨向是稱重計量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；其應(yīng)用性能趨向于綜合性和組合性。
1．小型化
體積小、高度低、重量輕，即小、薄、輕。近幾年新研制的電子平臺秤結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了小薄輕的發(fā)展方向。對于低容量的電子平臺秤和電子輪軸秤，可采用將薄型或超薄型的圓形稱重傳感器，直接嵌入鋼板或鋁板底面與稱重傳感器外徑相同的盲孔內(nèi)，形成低外形的秤體結(jié)構(gòu)，稱重傳感器的數(shù)量和位置由秤的額定載荷和力學要求計算決定。鋼板或鋁板就是秤體的臺面，稱重傳感器既是傳感元件，又是承力支點，極大地減化了秤體結(jié)構(gòu)，減少了活動連接環(huán)節(jié)，不但降低了成本，而且提高了穩(wěn)定性和可靠性。對中等或較大容量的電子平臺秤、電子地上衡，已經(jīng)出現(xiàn)了采用方形或長方形閉合截面的薄壁型鋼，并聯(lián)排隊列焊接成一個整體的竹排式結(jié)構(gòu)的秤體，4個稱重傳感器分別安裝在最外邊兩根薄壁型鋼兩端的切口內(nèi)，安裝在稱重傳感器承力點上的固定支承就是秤體的承力支點，既減化了承力傳力機構(gòu)，又節(jié)省了秤體高度，這是一種很有發(fā)展前途的秤體結(jié)構(gòu)。對于大型電子平臺秤，可利用有限單元法進行等強度和剛度計算，采用抗彎剛度大的型材和輕型波紋夾心鋼板等。
2.模塊化
對于大型或超大型的承載器結(jié)構(gòu)，如大型靜動態(tài)電子汽車衡等，已開始采用幾種長度的標準結(jié)構(gòu)的模塊，經(jīng)過分體組合，而產(chǎn)生新的品種和規(guī)格。以（5、6、7）m長的同寬度3種標準模塊為例，由單塊、二塊、三塊到四塊分體組合，可以組合成長度為（5～28）m的22種規(guī)格的分體式秤體結(jié)構(gòu)。當然在實際應(yīng)用中，根據(jù)各行業(yè)用戶的需要，選擇其中10余種常用的標準規(guī)格即可。這種模塊化的分體式秤體結(jié)構(gòu)，不僅提高了產(chǎn)品的通用性、互換性和可靠性，而且也大大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時還降低了成本，增強了企業(yè)的市場競爭能力。
3.集成化
對于某些品種和結(jié)構(gòu)的電子衡器，例如小型電子平臺秤、專用秤、便攜式靜動態(tài)電子輪軸秤、靜動態(tài)電子軌道衡等，都可以實現(xiàn)秤體與稱重傳感器，鋼軌與稱重傳感器，軌道衡秤體與鐵路線路一體化。
如秤體與稱重傳感器一體化的便攜式靜動態(tài)電子輪軸秤，多用硬鋁合金厚板制成。其結(jié)構(gòu)原理是經(jīng)過固溶熱處理強化的鋁合金板，或通過在4個角上鉆孔和銑槽分別形成4個懸臂梁型稱重傳感器；或在鋁合金板的底面銑出多個對稱的盲孔和盲槽形成整體剪切梁型稱重傳感器。這就使得秤體與稱重傳感器合二為一，即鋁合金板既是秤體臺面又是一個大板式稱重傳感器。以后者結(jié)構(gòu)的10t便攜式動態(tài)電子輪軸秤為例，其尺寸為720mm×550mm×32mm，重量約為23kg。
4.智能化
電子衡器的稱重顯示控制器與電子計算機組合，利用電子計算機的智能來增加稱重顯示控制器的功能。使電子衡器在原有功能的基礎(chǔ)上，增加推理、判斷、自診斷、自適應(yīng)、自組織等功能，這就是當今市場上采用微機化稱重顯示控制器的電子衡器與采用智能化稱重顯示控制器的電子衡器的根本區(qū)別。
5.綜合性
電子稱重技術(shù)的發(fā)展規(guī)律就是不斷的加強基礎(chǔ)研究并擴大應(yīng)用，擴展新技術(shù)領(lǐng)域，向相鄰學科和行業(yè)滲透，綜合各種技術(shù)去解決稱重計量、自動控制、信息處理等問題。例如在流量計量專業(yè)，如果按照傳統(tǒng)的理論和方法建造一套標準大流量測量系統(tǒng)，價格相當昂貴。如果采用稱重法即質(zhì)量流量法，只要將重量和時間測量準確，大流量的測量問題就迎刃而解了。對某些商用電子計價秤而言，只具備稱重、計價、顯示、打印功能還遠遠不夠，現(xiàn)代商業(yè)系統(tǒng)還要求它能提供各種銷售信息，把稱重與管理自動化緊密結(jié)合，使稱重、計價、進庫、銷售管理一體化，實現(xiàn)管理自動化。這就要求電子計價秤能與電子計算機聯(lián)網(wǎng)，把稱重系統(tǒng)與計算機系統(tǒng)組成一個完整的綜合控制系統(tǒng)。
6.組合性
在工業(yè)稱重計量過程或工藝流程中，不少稱重計量系統(tǒng)還要求具有可組合性，即測量范圍等可以任意設(shè)定；硬件能夠依據(jù)一定的工作條件和環(huán)境作某些調(diào)整，硬件功能向軟件方向發(fā)展；軟件能按一定的程序進行修改和擴展；輸入輸出數(shù)據(jù)與指令可以使用不同的語言和條形碼，并能與外部的控制和數(shù)據(jù)處理設(shè)備進行通信。
三、結(jié)束語
我國的電子衡器要打入國際市場。參與國際競爭。就必須執(zhí)行國際法制計量組織制定的國際建議并要有國際水平的技術(shù)與裝備、有國際水平的質(zhì)量。這就要求企業(yè)以技術(shù)為先導、以質(zhì)量為中心、以管理為基礎(chǔ)，努力提高制造技術(shù)與制造工藝水平，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。增強國際市場競爭能力。
面對與國際先進水平的差距和我國國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的大好形勢，我們的態(tài)度應(yīng)該是明確的，就是要從觀念上、技術(shù)上和管理上迅速趕上，瞄準先進、與時俱進、迎接挑戰(zhàn)、開拓創(chuàng)新、以提高制造技術(shù)與制造工藝水平為突破口，主要解決電子衡器中的工程化產(chǎn)品的定型設(shè)計。生產(chǎn)工藝，質(zhì)量保證，可靠性考核等規(guī)模生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)與工藝，提高批量生產(chǎn)能力，使我國的民族衡器工業(yè)走上健康持續(xù)發(fā)展的軌道。
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