|
|
最詳細的地磅安裝手冊（下） |
接最詳細的地磅安裝手冊（上）
一、放大電路的兩種類型
橋式電路的測量方法，可歸納為兩種類型。一種為電壓測量法，另一種為電流測量法。電壓測量法可適用于多傳感器，電流測量法一般只適用于單傳感器。
（1）電壓測量法
電壓測量法是稱重顯示儀常用的方法。托利多公司的稱重顯示儀都采用此方法獲得傳感器的信號，使用的放大電路為儀表放大器。圖2-1-93是8140／8142型儀表所使用的測量電路。
放大電路中，必須要求R40=R46，R41=R44，跨接器W1用于調節放大倍數（用A表示）。VRZ用于調節放大器的零點電壓。放大器的輸入輸出關系：
Vout= VRZ-A·VSIG
當W1位于1～2腳時，A=201；當W1位于2～3腳時，A=134。計算的方法如下：
對節點1，可得到方程2-1-94
（2）電流測量法
電流測量法一般只適用于單傳感器。此種方法優點是只需一個高精度運算放大器，降低了電路成本，托利多公司常使用圖2-1-94來設計數字式傳感器。
二、低通濾波器
低通濾波器是為了獲得精確的直流電壓所必需的電路，稱重顯示儀所用的低通濾波器通常是有源濾波器，其截止頻率將根據應用場合的不同略有差異，但一般來說，截止頻率的范圍是
1～15Hz，稱重顯示儀最常用的低通濾波器是二階濾波器，其電路形式如圖（2-1-95）所示。
三、A/D轉換器
靜態稱重顯示儀所用A/D轉換器為低速（轉換速率≤10次／秒），分辨率是16～20位。采用的原理一般是積分式。近年來，稱重顯示儀的精度做得越來越高，故三積分使用的越來越普遍。托利多公司從80年代初起，開發了一種成熟的三積分式A/D轉換器，圖2-1-96是其原理圖。下面的分析將使讀者對三積分式A/D轉換器有比較清楚的理解。
三積分式A／D轉換器的原理類似于雙積分式A／D轉換器。其電路結構中增加了一個基準電壓V rer2，雙基準電壓的使用可增加A／D轉換的速率。另一個不同之處是比較器有兩個翻轉電平，分別用于標志基準積分V ref1、V ref2何時結束。圖（2-1-96）中；兩個翻轉電平由遲滯比較器產生，其電平表示為V mx。及V mx。
圖2-1-95中，當控制開關位于0時，用于克服積分器網絡產生的失調漂移。托利多公司使用微處理器控制A/D轉換過程，T1、T2、T3的時間分別由微處理機計算。V ref1與V ref2的比例一般選32或65。圖2-1-97是積分器輸出電壓隨時間的波形圖。
第十一節 稱重顯示器的數據處理技術（152頁）
稱重顯示器的核心部件為一微型計算機或微處理器。常見的芯片有8085A、8031、8032或8039型。微計算機的最小系統組成還應包括程序存貯器（EPROM，27×××）及數據存貯器（SRAM，6116，6264，62256）。近幾年來，隨著軟件設定和校正方法的使用，電路設計中，常使用一塊EEPROM電路來存貯設定和校正參數（93CA6、X2210等）。
隨著稱重技術的發展，國際法制計量組織已建立了稱重顯示器的一套規范，
了解這些規范對使用和理解稱重顯示器會有一定的幫助。
下面介紹稱重顯示器的一些常見術語。零點指示裝置（零光標指示）數字式稱重顯示器必須有零點指示裝置，用來表示重量不大于0．25d，去皮后，零點指示裝置也可工作。零點指示裝置簡稱1／4d零光標指示。零跟蹤裝置零跟蹤裝置僅在毛重為零時，并且秤已穩定時才有效，《OIMLR76號建議》規定零跟蹤速率不能超過0.5d／秒。零跟蹤的有效范圍是滿量程的±2％。動態判斷動態用于判斷秤量物體的穩定性。國際建議對動態范圍無強制規定，動態范圍的設定由應用場合確定，動態時必須給出明確的指示。動態時應禁止打印、清零、去皮等操作。
清零裝置
（國際建議）中規定，秤可使用多個清零裝置。稱重顯示器一般使用下面兩種清零裝置。
開機置零，稱重顯示器通電時允許對秤置零。開機置零范圍為校正時零點的滿量程的±20％。當鍵盤清零用于秤的工作期間時，鍵盤清零的有效范圍是滿量程的±20％。
第二章電子計價秤及使用與維修（246頁）
第一節電子計價秤的構成
電子計價秤可以看成是由兩部分構成：一部分是由稱重傳感器和供橋電源組成的一次轉換元件，另一部分是由電子電路組成的稱重測量儀表，圖2-2-1為電子計價秤的原理框圖，下面將討論各單元組成部分的作用及特點。
1．電源電路
電源電路供給稱重傳感器的應變橋以及所有電子電路所需的電能，它將220V交流市電轉換成各電路所要求的穩定的直流電壓。對電源電路要求其輸出的各直流電壓數值要準確并有較高的穩定度，其中的交流波紋電壓要小到規定的程度。
2．稱重傳感器
稱重傳感器的作用是把加到秤盤上的物體重量轉換成與該重量成比例的電信號，它是電子計價秤不可缺少的重要環節，其準確度對整機準確度的影響很大，常見的電子計價秤的稱重傳感器是采用特定的工藝將電阻應變片貼在合金彈性體上，然后再將電阻應變片在電氣上連接成橋路，橋的一個對角端加上穩定的直流供橋電壓，橋的另一個對角端作為傳感器的信號輸出端。
5．信號放大器
稱重傳感器輸出的稱重信號是很微弱的，而且其中還混有噪聲信號，為了使稱重信號滿足模擬-數字（A/D）轉換器的要求，就要將稱重信號放大，放大器不僅可以放大稱重信號，而且還可以通過濾波電路提高信號的信噪比。另外，還可以通過改變放大器的放大倍數來進行計價秤的量程校正，工程上將這種量程校正方法稱為模擬調整法，但由于這種方法比較繁雜，增益調節電位器的接觸電阻易發生變化，細微調節很困難，故不常采用，由于在傳感器與A/D轉換器之間采用了放大器，等于加了緩沖器，還起到了阻抗變換的作用，使A/D轉換器接到一個恒壓源上，從而使電子計價秤能更穩定可靠地工作。對放大器電路要求是增益高，漂移小，噪聲低，一般是作成深負反饋的浮地式放大器。
4．低通濾波器
在放大器電路中一般接有低通濾波器，經放大器放大的稱重信號應該是一個直流電壓信號，但由于其中混有交流干擾信號，為了使加到A/D轉換器輸入端的稱重信號為一較理想的直流電壓，所以采用低通濾波器將交流干擾信號濾除掉，這樣可以降低噪聲，使整機的工作穩定性得以提高。
5．A/D轉換器
A/D轉換器是把稱重傳感器輸出的并經放大和濾波后的稱重信號（模擬電壓）轉換成單片微計算機可以處理的數字信號的裝置，電子計價秤中常見的A/D轉換器是雙積分式轉換器。
對A/D轉換器要求是轉換速度快和轉換準確度高。
6．單片微計算機
單片微計算機是電子討價秤的數據存儲，計算和系統指揮在制中心，它是一片大規模集成電路芯片，在芯片中集成了一個良計算機應具有的全部器件（如微處理器CPU，只讀存貯器ROM、隨機存貯器RAM，TCC定時/計數器，以及輸入和輸出接口等）。
微處理器CPU是微計算機的核心，它含有運算器和控制器兩部分。CPU可以產生并輸出控制信號，傳送數據，進行算術運算和邏輯運算，在電子計價秤中，CPU可以在軟件的控制下對經過A/D轉換的稱重數據進行運算和處理。例如進行稱重傳感器和放大器以及A/D轉換器的線性度補償，進行顯示數值的量程校正，對總價，累計和去皮等進行計算，以及對干擾和噪聲進行數字化濾波等，此外，它還可以在軟件的控制下完成邏輯判別和自行診斷故障。
只讀存貯器ROM也叫程序存貯器，在它的內部預先存有操作程序、數據和常數，使用中不能再寫入信息，使用時可以從中讀取這些程序、數據和常數，讀取到的程序用于指揮整個微計算機協調地按程序工作。
隨機存貯器RAM的作用是把稱重及運算過程中的數據隨時存放起來以供下一步處理。另外，經過處理的數據（如重量，單價和總價等）也存在RAM中供顯示器顯示時調用，RAM的特點是既可以隨機寫入信息，也可以隨機讀出信息，所以稱RAM為隨機讀寫存儲器。
7．外部設備
外部設備是指與計算機相連的鍵盤、顯示屏等，它們是實現操作人員與計算機對話的媒介，可以通過鍵盤實現“去皮” 、輸入“單價”等操作，也可以通過顯示器了解稱重的數值、單價和總價等有關信息。以上七個主要部分構成了電子計價秤的硬件部分。但是，只有硬件部分是不夠的，要使電子計價秤協調地實現自動稱重、計算等工作，而還必須具有稱重軟件才行。
第四節電子計價秤的檢修方法（261頁）
當按規定的操作方法使用電子計價秤時，如果秤不能正常工作，則說明該秤存在故障。
維修人員就要根據呈現出的各種故障現象來分析和確定故障的性質及部位。這就要求維修人員對電子計價秤的工作原理，各組成部分之間直流和交流
信號的關系有全面詳細的了解，同時，還要熟悉各單元電路之間的連線，這樣才能根據故障現象迅速判定出故障的原因和部位。修理工作中最忌盲目地亂拆，亂換元器件，應提倡仔細觀察，動腦分析和進行必要的測試。
一、檢修的入手點和次序
圖2-2-7（a），（b），（c），（d），（e）示出了某電子計價秤的原理電路，我們將結合圖示討論檢修的入手點和修理次序。要說明的是，機器的故障原因是多方面的，所以檢修的入手點和次序也就不是唯一的，這里給出的檢修次序也并非是最佳的。一般拿到一臺有故障的機器以后，習慣上從檢修電源部分入手。
檢修的次序一般為：
電源電路→傳感器電路→放大與濾波電路→A/D轉換電路→單片機及外圍電路。
對圖2-2-7所示的電子計價秤電路，首先應檢測圖（b）中電潭電路的U+，F，U C和P S2
諸點的電壓值．這幾點電壓都是穩壓后的電壓，其電壓值分別為+15V，+6.3V，+5V和+32V
否則應對穩壓、濾波、整流及變壓器電路加以檢修。若電壓正常時，可繼續檢修圖（a）中接于輸入放大器輸入端CNl—9和CN2-2-7上的稱重傳感器電路。當有稱重物加到傳感器上時，這兩端應有毫伏級直流電壓輸出，可以用高阻直流毫伏走測量。否則應對應變片、供橋電壓、彈性體及連接線加以檢修。由運算放大器OP—07組成的輸入放大器也在圖（a）中，當有稱重物加到傳感器上時，放大器的輸出端6腳應有直流電壓輸出，該輸出電壓應與稱重物呈線性關系，否則應對運算放大器及外圍元件加以檢修。
A/D轉換電路由圖（a）中的RA l基準源電路、運算放大器4082組成的積分放大器、模擬開關4066和比較器，以及圖（b）中集成電路4011，T7和4027和圖（d）中單片機構成．對該電路檢修時，可甩示波器測試單片機的P17，ALE端，這兩端均言控制脈沖和鐘脈沖輸出，接下去可測試T7，4011，兩片4027及模擬開關4066組成的邏輯控制電路，再次可以測試4082構成的積分放大器和零比較器，積分放大器輸出端4082的1腳應有鋸齒狀積分波輸出，波形的比較時間應與稱重物成正比，零比較器輸出端4082的9腳應有階躍脈沖輸出，若發現工作不正常，應對相關部分元器件或連接線加以檢測修理。
最后應檢修單片機及外圍電路。這部分主要是鍵盤電路、顯示電路和報警電路。單片機與報警電路位于圖（d），鍵盤電路位于圖（c），顯示電路位于圖（e）。
總之，檢修有故障的電子計價秤時，習慣上先檢測其電源電路是否正常，在
電源電路工作正常的條件下進一步檢測其它電路，不論發現哪一部分有故障，都
應將其修復之后才能檢測下一部分電路。
二、檢修方法
檢修的方法正確與否對迅速準確地判定出故障部位并加以修復是十分重要的。拿到一臺有故障的電子計價秤之后，習慣上分三個步驟檢修，即外觀和目測檢查，電阻測試和通電電壓測試。首先應在斷電條件下對電子秤進行外觀檢查，查看其有無機殼破損，機殼內有無外來物和散落物，然后目測檢查機內元器件是否松動，焊點有無開焊現象、各電纜接插件和集成電路是否插牢并接觸良好及各連接線有無斷路等。
第二步是在通電之前進行有關電路的直流電阻測試，以便判斷供電負載有無短路、有關元件是否損壞和印刷線路及接線是否有斷路現象。習慣上以萬用表電阻檔的R×l00Ω和R×lkΩ二個量程測試各集成電路芯片各引腳對電源地的阻值，有必要時交換表筆再測出一組電阻值，通過電阻值判定故障也是一種很簡便的方法。
第三步是通電檢測，在通電條件下，即可以從宏觀上了解秤的故障，又可以通過電壓測試判定有關元器件的好壞。
在檢修過程中應注意以下幾點：
（1）不可以用鑷子等工具胡亂撥動元件。
（2）不應在通電情況下拔插集成電路芯片或連接插座，不然會產生電勢，容易將集成電路芯片損壞。
（3）以萬用表和示波器測試電路時，應注意接觸的測試點，不要滑碰到其它線路點，以免造成短路燒壞其它元器件。
（4）檢修中每修復一部分就應恢復該部分電路，恢復以后再檢修一部分，不可以幾部分同時拆開亂置放，以免千萬新的人為故障的機會。
二、六線制長線補償技術(346頁)
（一）四線制接法存在的問題
1．采用四線制連結方法，歸納起來有下面三方面問題：
（1） 改變電纜長度時將產生稱重結果的系統誤差。這是由于電纜長度改變時，加在傳感器電橋兩端的激勵穩壓源將發生變化，為了不產生系統誤差，必須對改變了電纜長度的稱重系統進行重新標定。
（2） 當溫度變化時，電纜電阻將帶來稱重誤差。
（3）激勵電源來身的不穩定會帶來稱重誤差。
（二）六線制長線補償方法
六線制方式即是傳感器使用的電纜為六芯電纜。在六線制接法中通常有下述兩種類型：
（1）采用六線制長線補償時增加的兩根電纜芯作為供橋電壓的反饋線與供橋源取樣電阻相連。其連接方法如圖2-4-3所示。傳感器供橋電壓的輸入端2、4與穩壓供橋源的取樣電路兩端相連。由于取樣電壓很小，反饋線路的電壓降以及隨溫度變化的影響可以忽略不計。這樣穩壓源的取樣電壓直接取自供橋輸入端，因而可以得到較高的穩定度，而且不受環境度變化的影響。
（2）采用六線制長線補償時增加的兩根電纜芯作為供橋電壓的反饋線與稱重顯示儀表的基準電壓輸入端相接（如圖2-4-4所示），作為A/D變換器的基準電壓。這種接法即可達到“比率電壓測量”和“長線補償”兩個口的。在采用這種六線制接線方式后，整個電子秤的稱重準確度只與傳感器，模擬前置放大器和A/D轉換器這三者的指標有關，面與電纜連線的長短，導線周圍的環境溫度以及供橋電源的穩定性均無關。
十四、電子秤的抗干擾和屏蔽接地技術（374）
（一）屏蔽按地的必要性
電子秤作為一種精確稱量物料質量的電子計量設備，必須有一定的安全規
范，并對各種干擾有—定的保護和屏蔽接地措施，以礬保其安全運行。特別是
在有防爆要求的現場安裝電子秤，更應嚴格采取防護，屏蔽和接地措施，以防
各種高壓電擊穿產生的可能，保證計量示值的準確和穩定。
一臺電子秤如果沒有正確的屏蔽接地和保護措施，輕者使調試工作幾經周
折產生各種本來可避免的誤差因素，重者則可能使設備損壞，造成嚴重事故。
（二）電子秤的保護接地
l 電子秤的防雷接地
（1）直接雷擊接地及其它技術措施
一般電子秤都安裝在建筑物內。由于工程建筑根據要求均會設置避雷裝置，所以，電子秤直接遭雷擊可能性很小。
但對于在建筑物外安裝的大型料斗式電子秤，由于它露天設置，有的高度甚至超過其它建筑物時，就有可能與空中帶電云團之間產生放電產生直接雷擊。為此，必須根據規范設置獨立的避雷針，以尖端放電效應中和云團中的電荷，使該類電子秤不致因雷擊而損壞。
（三）電子秤的抗干擾屏蔽接地技術
1．概述
以上介紹的是對電子秤的與通用電子設備類同的保護接地技術和措施。除此之外，電子秤還應采取一系列抗干擾屏蔽措施，并且把屏蔽系統科學地接地，以保證稱重的準確和示值的穩定。
屏蔽問題，實際是一個噪聲抑制問題。噪聲源很多，如何正確接地是抑制噪聲的重要措施。
電子秤所處的環境，除有著各種不同的頻率和幅值的電磁場干擾外，安放
電子秤的大地表面不一定是理想的零電位。如各種電器設備的接地裝置、建筑、構架的避雷針接地樁等，都能使地面電位產生很大差別，并且隨時會有變化。因此，電子秤的接地裝置如設置不當，反會造成接地導線引入的干擾。
2．工業環境中的噪聲源及耦合途徑
（1）工頻噪聲干擾及其消除
①輸電線周圍存在著50Hz工頻交變磁場．若電子秤的信號電纜有相當一段長度與輸電線平行，則此時電子秤系統與大地之間形成的封閉回路相當一匝線圈，工頻交變磁場就會在信號線上激發起一個相當量值的電動勢。
特別是大功率輸電線路，即使它遠離電子秤的信號電纜，由于其電流大，仍然會通過電磁耦合和靜電耦合兩種途徑，在電子秤信號線上引起噪聲。
②大容量變壓器和大功率電動機會產生相當大的漏磁磁通，它會致使影響區域內電子秤信號線產生工頻電磁感應噪聲。
③為消除或衰減工頻干擾可采取下述措施；
（a）稱重傳感器信號傳輸電纜避開動力線；
（b）稱重傳感器傳輸電纜的屏蔽層科學可靠接地；
（c）采用并聯供橋法，以降低系統的輸出阻抗；
（d）當無法將電子秤信號電纜與動力線隔離時，應在傳輸電纜外加金屬防護管，并將管子接地。
（2）電子開關。脈沖發生器引起的干擾
某些電子鋁件在工作時雖不產生火花放電，但由于線路內電流劇變時產生陡的前沿，會使產生的高能量脈沖心磁場，通過電磁感應方式耦合到電子秤的信號電路中，從而激發出高次諧波，產生很大的噪聲。這種高頻干擾，除采用屏蔽及屏蔽接地措施外，不可用100μf電容接在稱重顯示儀表的濾波電路上使其入地。
（3）射頻干擾
在任何空間因廣播、電視、通訊、郵電、雷達等設備及企業的高頻淬火等，均存在著數以千計的各種頻率的射頻電磁場。電子秤的信號線，相當于一根接收天線，盡管遠離各種發射臺，但仍會以電磁輻射耦合方式（天線效應）引入這種射頻干擾。電磁磁場在“天線”上產生的感應電壓，稱重顯示器中的低通濾波器能將其高頻分量濾掉。但低頻分量仍能通過低通濾波器，以致對電子秤信號產生干擾。
（4）放電噪聲干擾
①火花放電噪聲干擾，如雷電、臺風、低氣壓、寒帶風雪、火山噴煙、地震等自然變化，均會產生火花放電。它們通過電磁感應途徑，在電子秤的信號線上引起40kHz以! 勺的低頻噪聲；
②工礦作業放電引起的噪聲干擾，如電焊、電火花、切割、直流電機的電刷、工業及民用電器的開關、汽車的點火裝置、電車導線、日光燈、整流器的瞬間放電等，工作時均會產生火花放電。它們也以電磁場形式，沖擊電子秤的信號線路器起干擾。
③電暈放電噪聲，在超高壓大功串輸電線路和變電設備上，會產生電暈放電現象。電暈放電時產生的高頻振蕩，對電子秤線路會產生一種寬頻帶，強度高的噪聲。
（5）工業環境大地引入的噪聲及傳輸途徑
①概述
大地電位總的來說是零電位。但局部地區的地電位，事實上經常有波動，即使在空曠的平地，當風沙飛揚時，地電位也不可能是零。地電位劇烈變化的頻率大致在幾百赫茲，但有時也會產生上千赫茲的變化脈沖，其峰值在mV或μV量級。地電位的這種變化，通過電子秤的接地線，足以使高靈敏度的稱重顯示器產生干擾。
尤其碰到雷擊，大電流通過避雷針和其它設備的防雷接地樁疏流時，會引起地電位的大幅度變化。
大功率電器設備的漏電、電天開關、負載的變化等原因也是引起地電位變化的另一個重要原因。
②噪聲引入的途徑之一——共模干擾。
地電位的上述變化能通過設備地腳螺釘、設備本身及稱重傳感器的安裝底座，傳入稱重傳感器外殼。帶電外殼通過分布電容禍合到稱重傳感器內部的應變電橋中去，使傳感器輸出信號產生噪聲。
當采用的前置放大器為差分輸入時，似乎理論上不會產生這種干擾。但由于放大器內部元件的參數不可能絕對對稱，所以放大后的信號還會存在這種共模干擾噪聲。如從這一角度考慮。在地電位變化較大的地點，稱重傳感器的外殼擬浮地為宜。
③噪聲引入途徑之二…共接地線的對地電流引入的阻抗噪聲
電子秤中若干個稱重傳感器與稱重顯示器共用一接地線，則稱重顯示器地線或某一稱重傳感器地線入地電流的變化，就會在這條公共接地線始端產生電位變化，從而對其它單元產生噪聲。實踐證明，只要接地線足夠粗，布置對稱并減小線路電阻，就能保證共接地電位不變。
④噪聲引入途徑之三一雙點接地引入的噪聲
若電纜屏蔽線一端接稱重傳感器外殼，另一端接稱重顯示器外殼，并且兩端分別接地，則由于兩個地電位的不一致，便會產生以大地為連線的回路電流，從而屏蔽層內的電流以電磁感應和電容耦合兩種途徑，使電子秤信號線產生噪聲。
綜上所述，為了減少地電位變化引入的噪聲，應采取屏蔽系統單端入地，加大地線截面積、減少地線電阻，當必要時，也可采取良稱重傳感器浮地措施。
（6）其它噪聲
①電纜噪聲—一當電纜受到沖擊、振動時，其絕緣層與屏蔽層之間會產生局部分離和摩擦，以致由于靜電效應會在屏蔽層產生電荷運動。這種運動會以電容耦合、電磁耦合方式在電子秤信號。線上產生噪聲。為此，必要時可采用同軸電纜予以克服。
②熱噪聲——溫度變化引起電子秤的參數變化及焊接時產生的熱電勢，使電子秤信號中產生的噪聲。此類噪聲不能用屏蔽解決，而需要通過對器件的老化、篩選以及溫度補償工藝等措施加以克服。
③電化學噪聲——由電蝕（電池效應）引起的電位差。
④接觸噪聲——電子數線路中接觸電阻變化或接觸不良，虛焊等引起的噪聲。這種噪聲的功率密度與頻率的倒成正比。
⑤共電源噪聲——電子秤電源若與其它電器設備共用一個電源，則其它設備的電流變化，會對電子秤產生干擾。為此，電子秤的電源輸入端，應加接一交流穩壓器，以穩定電源。
3．屏蔽和屏蔽接地技術
（1）概述
為消除以上各種干擾源的目的，采用屏蔽接地技術，對絕大部分類型的干擾，均有一定的抑制作用，特別對變化頻率與稱重信號一致的干擾信號，只有強化屏蔽措施，如雙層屏蔽或采用同軸電纜等措施予以克服。
（2）稱重傳感器的接地問題
稱重傳感器是接地還是“浮地” ，應視具體情況而定。如果不存在由接地導線傳播途徑引起的干擾，則對于一般電子秤的稱重傳感器與安裝底座間不設置絕緣墊，而與電子秤的預埋鐵板或地腳螺釘進行直接連接。為滿足抗共模干擾的要求稱重傳感器與“地”之間還應設置專用可靠的接地樁，并與稱重傳感器進行可靠的連接。所以，設計傳感器時，應設置接地用螺釘。
稱重傳感器信號電纜的屏蔽層可以與稱重傳感器的接地螺釘相連，也可以與稱重顯示器的接地樁端相連，可依現場情況確定，但不允許雙點分別同兩個接地樁入地。
對無法避免的大功率動力線引起的工頻電磁干擾噪聲，只能采用專用電纜金屆防護管道的隔離式屏蔽措施。
對于稱重傳感器和二次儀麥組裝在一個殼體內的小型屯子秤，為防止電源變壓器產生的電磁場從內部對信號傳輸線的干擾，可將引線絞扭，以減弱干擾磁場；也可在引線上套一只高導磁率的鐵氧體環，使雜散磁場在鐵氧體上產生短路。
（3）稱重顯示器的屏蔽接地問題
稱重顯示器的抗干擾能力應從兩個方面進行考慮：一是對稱重顯示儀衷的抗干擾設計，二是稱重顯示器內部自身線路與器件之間的抗干擾措施。后者是本節介紹的重點。
（1）電源變壓器的屏蔽和接地
通常在變壓器周圍包一層兩頭焊接成短路的銅皮或繞一組短路線圈。其作用是在交變漏磁場作用下產生短路電流，從而抵消漏磁場。也可在初次級繞組間另纏一層開路線圈（或開路銅箔），并把其中一端接地線，以隔離初級端引入的異常電壓利噪聲電壓對次級的影響。
（2）放大器的屏蔽和屏蔽接地
稱重顯示器的前置放大器是一個弱信號放大器。為抑制外界干擾，通常采雙端對稱輸入的差分放大器和單層浮置技術。放大器設置在屏蔽罩內，輸出信號經過耦合變壓器或光電隔離后輸出到下一級。此時雖然也設置一個接地點，但與其它接地點不構成地環路。在要求更高的場合，甚至還可采用雙層浮置技術，即放大器置于內屏蔽層內，公共點與內屏蔽層相連，并通過隔離方式輸出，另一大的屏蔽層加在內屏蔽層的外面，并通過導線接在信號線的公共地上，再經隔離將輸出信號饋至下一級。其它輸出地線，則可單獨引出機外，接到專用地線上。
（3）光電隔離耦合技術
光電隔離耦合技術是利用光電耦合器件很高的輸入/輸出阻抗，把輸入地和輸出地隔離開，從而消除由地電位變化引入的共模干擾。所以，光電耦合技術是一種特別的接地處理技術，它可應用在運算放大器前后級之間，也可應用于模擬信號與數字信號之間。
光電耦合器是由發光二極管和光電三極管組成的電子器件。當信號電壓產生的電流流過發光二極管時，發光的強弱與信號電壓的大小成正比。通過光耦合到光電三極管上后，再一次將光強信號變成電流信號，經放大后輸出。在光電耦合器件的兩端雖然可以有兩個接地端，但由于其具有極高的阻抗，所以不可能形成地電流回路，因此可有效地隔離共棋干擾。
此外，由于光電耦合器件的隔離，前后級之間就可各自應用獨立的電源系統，這樣對由電源引入的干擾可再次得到抑制。
（4）稱重顯示器內其它屏蔽和接地技術
·為防止印刷電路板地線之間構成的“零點環路” ，各級模擬電路的地線，在線路上應盡可能引到一個公共點上，盡可能減少匯聚點數；
·模擬地線要短而粗，以減少阻抗；
·模擬地、輸出地、數學地要分開布線，不宜靠近，特別是模擬地與數字地不能靠近；
·模擬信號之間的連接線，應用雙絞屏蔽線，以抑制串、共模干擾；
·模擬電路和數字電路兩類器件應設計在印刷板的不同位置，避免數字信號對模擬信號的干擾；
·數字電路中頻率高的信號線盡可能靠近數字地線；
·與中央計算機連接的稱重顯示器的模擬地，數字地及計算機數字地應分別從各公共點引出，并接到中央計算機房的專用地線上，不應在稱重顯示器機內匯集各地線；
·稱重顯示器的外殼應接地，當采用塑料外殼時，應在外殼內表面噴涂一層金屬膜再接地。
（四）接地裝置的制造、安裝技術
1．地與接地電阻
廣義而言，“地”是指基準電位點，它并非一定是大地的電位點。由于地球本身是一個導體，它電容量極大，所以地球的地位是恒定的，為此可把地球的電位當作基準電位——零電位。
所謂接地電阻，是指打入大地的兩根金屬棒之間的電阻，實際也就是金屬棒和大地之間的接觸電阻。接地電阻取決于接地樁與大地的接觸面積、土壤性質和接觸狀態。通常用土壤電阻系數ρ來表示土壤電阻，它定義為邊長1cm的正立方體的土壤電阻。
土壤電阻系數取決于土壤的性質。不同的土壤，電阻系數可相差數千倍。
通常，砂子、干土壤的電阻系數為2．5×105Ω·cm。很濕的沙子則為2．5×10Ω·cm。當土壤成分中含有鹽、酸、堿成分時，電阻系數會顯著下降。另外，土壤的物理性質，如土壤的緊實和電阻系數直接有關。土壤緊實，電阻系數就小阻。為此接地樁應用錘打入方法接入比用填土充實法好。
2．樁位選擇和處理
電子秤的抗干擾接地樁不僅要求接地電阻小，更要求接地樁打在電位恒定的“零區” ，所以一般擬采用人工接地裝置。
當某地區土壤電阻系數較高時，雖然該地區地電位恒定，但還應通過下述
方法減小其接地電阻；
①接地樁離地表1/3地樁總長深度，四周0.5m范圍內，應充填夯實粘土；
②遇砂土時，可加大地樁長度，用振動器把它打入9m以上深度；
③可用食鹽等電解液定期浸漬地樁周圍土壤；
④用扁鋼焊成網格狀的接地樁沉入湖，河底層作地線。
3．接地樁的設計和制作
可設計成角鋼和管形鋼等條形狀，端部呈尖形。
4．地線與地線敷設
電子秤的地線考慮地電位變化可能造成的干擾，擬采用屏蔽電纜。地線越
短越好，太長甚至會適得其反。
5．接地電阻的測定
通常采用電流表-電壓表法，測量0.1～100Ω范圍內的接地電阻均有滿意結果。此法需有獨立的交流電源、輔助接地體、接地棒和高內阻電壓表。
三、電子平臺秤（399）
（一）電子平臺秤的基本概念
凡承載器呈平臺狀的電子秤，均可稱為電子平臺秤（electronic platform scale）
。電子平臺秤是一種使用極為廣泛的電子衡器。我國習慣將秤量小于3t可移動的平臺狀電子秤稱為電子平臺秤，而將秤量大于3t的固定式平臺狀電子秤分別稱地中衡（Pit Scale），地上衡（Pitless Scale or Floor Weighbridge）、汽車衡（Truck Scale）。小秤量的電子平臺秤通常只用一個稱重傳感器即可將稱重平臺支承起來，稱量在1t以上的電子平臺秤則往往需要多只稱重傳感器，通過某種機構，將稱重平臺支承起來。電子平臺秤是比較典型的電子秤，處理電子平臺電子秤的一般原則，可推廣應用于電子軌道衡、行車式吊秤、人體秤、醫療床秤，罐秤、飛機重心秤、軸重計、輪重儀等（如各種限位器的選擇，傳感器的選擇及安裝注意事項等）。因此本章以電子汽車衡為例作較詳細地介紹。
（二）電子汽車衡的工作原理和結構形式
1．電子汽車衡的工作原理
帶單片微處理器典型的電子汽車衡工作原理框圖如圖2-5-9所示。當載荷加到承重臺面后，傳給多個（通常是四個）承重點上的稱m傳感器則使輸出端產生微弱的電壓信號。此信號由放大器進行放大，經濾波后再由模/數（A/D）轉換器進行數字轉換。該數字信號再送到微處理器的CPU進行處理，CPU不斷掃描鍵盤和各種功能開關，根據鍵盤輸入內容和各種功能開關的狀態進行必要的判斷，分析，由儀表的軟件來控制各種運算。運算結果送到內存貯器，需要顯示時，CPU發出指令，從內存貯器中讀出送到顯示器顯示，或送打印機打印成卡片。
2．結構形式
電子汽車衡的結構視其是否帶基坑可分為有基坑和無基坑兩類。有基抗的電子汽車衡視其采用稱重傳感器的類型不同，又可分為拉式結構和壓式結構兩種形式。無基坑電子汽車衡通常采用懸臂梁式稱重傳感器，結構簡單、安裝容易，秤體兩邊建有坡道，可以節省大量土建費用，也便于移動，所以近些年來頗受用戶歡迎。
（1）拉式結構電子汽車衡
一種采用四只拉式板環稱重傳感器和鋼筋混凝土臺面的電子汽車衡結構如圖2-5-10所示。其結構是，四只板環式稱重傳感器位于秤臺四角，上端固定在基坑四角預先埋制的厚鋼板上，下端通過反抓銅球式萬向節吊掛工字鋼橫梁，前后兩根橫梁上固定兩塊縱向放置的雙T形鋼筋混凝土臺面（臺面上通�？筛采w一層鋼板），這種結構形式的特點是；
①吊掛系統的—上端承壓在厚橡皮上，為避免橡皮變形損壞，外設有套筒。這種結構對沖擊載荷有緩沖作用，而且允許拉桿作一定角度的擺動。
②采用反抓鋼球式萬向節，結構簡單，并能始終保持作用力通過拉式傳感器的軸線，摩擦力矩很小。
③采用鋼筋混凝土臺面后，由于其熱導性能差，所以提高了稱重傳感器周圍工作環境的穩定，同時減少了鋼托，降低丁成本。
④采用水平拉桿：限位可防止秤體有大的晃動，對小量晃動在該拉桿作用下能很快復位，這不僅保證了秤的精度，而且提高了秤的響應速度，并使顯示值能很快地穩定。
四、電子吊秤（410）
2．電子吊鉤秤
電子吊鉤秤是一種能移動、并可以在吊車鉤頭懸掛的整體式電子吊秤。根據顯示儀表的工作原理，又可以分有線、直示和無線三種類型。由于有線方式必須配有電纜的收線機構，安裝使用均不方便，所以這種型式已不受用戶歡迎。直示式電子吊鉤車其顯示部分與秤構成一體，所以結構緊湊，使用方便，較受用戶歡迎。這種類型的吊秤如圖2-5-22所示，其置零、去皮及電源開關等可以采用拉線手動方式或紅外遙控方式多種。
無線發射式電子吊鉤秤其秤體和顯示分為發射和接收兩個裝置，發射距離通常能在數百米，所以使用方便，深受用戶歡迎。
無線發射即無線數碼傳輸，它是用無線電波將稱得的重雖信息傳輸送到地面接收顯示儀表。發射裝置可以采用多種方式劉稱重所得的二—十進制各位數碼進行調制。調制方式可以有脈沖頻率調制，脈沖相位調制、脈沖寬度調制和脈沖輻度調制等。將調制后的載頻信號進行功率放大后發射出去。接收裝置接收上述調制的載頻信號，并進行放大、混頻解調，經低通濾波把二一十進制稱重信號還原和譯碼顯示。
電子吊鉤秤的唯一缺點是它限制了吊車的起升高度。
2．檢定注意事項
（1）擺動影響和穩定時間
考慮到電子吊秤的稱重特點，所以在檢定時對擺動影響和讀數穩定時間必需如下規定：
①擺動影響：
被稱物品在起吊離地后應在沒有明顯擺動時才能認為是可以稱重的狀態。
②讀數穩定時間：
自被稱物品起吊離地或吊車電機停止工作開始計時至能讀取穩定的讀數為止，所需的時間為穩定時間。對A級電子吊秤穩定時間不大于10s；對B級電子吊秤穩定時間不大于15s。
（2）旋轉效應
有些電子吊秤直接安裝在吊鉤附近，若安裝或設計不當，稱重傳感器的側向力會直接影響被稱物品的稱量準確度。所以要求對該類電子吊秤應在滿量程點進行順逆時針的旋轉效應測試。
第九章自動軌道衡的使用與維修
（二）自動軌道衡的工作原理
以微機系統為核心的自動軌道衡工作原理邏輯框圖如圖2-9-1所示。當列車通過秤臺面時，臺面完成被稱車輛重量（力）的傳遞工作。稱重傳感器在激勵供橋電源的支持下，將重量信號轉換成相應的電壓信號并送入模擬量通道，與此同時車型的判別（開關量）信號也將送入開關量通道。輪信號經整形后直接送入主機，重量信號則需經過放大、濾波，A/D轉換后才經并行口送入主機。
當整個系統開始工作時，在工作程序的控制下，計算機系統始終對臺面重量進行跟蹤、查詢、處理。當列車通過臺面時，重量信號發生了變化，計算機可進行判別處理，并對一節車的前后兩個轉向架（或前后四對軸）分別進行采樣和處理，從而得出一節車之重量值，然后送CRT顯示。
模擬通道通常要求電壓漂移小、分辨率高，線性好，抗干擾能力強且工作可靠。模擬通道如圖2-9-2所示。前置放大器可采用ICL 7650型斬波式，低漂移放大器。第二級可采用AD510運算放大器，使其兼有放大和對20Hz以上干擾信號有濾波作用。A/D轉換器擬采用逐次逼近式或快速積分的如ADC1130高精度14位轉換器。圖中50Hz鑒零電路所產生的脈沖作為A/D的啟動脈沖。這一電路可產生頻率為100Hz、寬度為0．3us的正脈沖，控制A/D轉換器在交流SOHz電源信號過零時進行轉換，以便克服交流電源的干擾。
七、自動軌道衡的安裝、調整和維護(514)
（一）自動軌道衡的安裝
自動軌道衡的安裝主要是指秤臺系統的安裝。秤臺要求安裝在水平直道上，不應有坡度。為了盡可能保證安裝質量，須對原軌道面作標高測量，測量后將同一側軌道面墊平。設墊平后測得左軌道面標高為h1，右軌道面標高為h2，并設h2>h1,于是秤臺左端標高h左及h右端標高h有可由下式確定：
當秤臺按h左及h右調整完后，則可安放引軌，使引軌與秤臺鋼軌成一直線。如果原鋼軌面坡度小于0.1％，則秤臺及引軌可按（h l+h2）/2的平均標高作水平安裝，安裝后引軌與原軌道面之高差可用砂輪磨平。
安裝時尚須考慮保證稱重鋼軌與引軌之間有設計給定的間隙，考慮秤臺的排水溝，嚴防秤臺積水后將稱重傳感器淹沒。必要時需在秤臺兩側加設10mm厚的鋼板作護板，以防車輛掉道時發生意外。在秤臺上面應加設涼棚，在電路上尚須敷設秤臺等位線及傳感器等位線。稱重傳感器引線接頭必須接觸牢固可靠，絕緣性能和防潮性能均應好，儀器要有良好接地等等。
（二）自動軌道衡的調整與維護
對安裝好的自動軌道衡在剛完成檢定時應使用高精度的（0.02％）電位差計或電壓信號源和高精度數字電壓表分別對模擬通道的輸入靈敏度和供橋電源的準確度進行測試，并將這兩個數值認真記錄保存。當二次儀麥發生故障維修之后，只要將供橋電源和模擬通道校準到檢定后所測試記錄下來的數值，就能保證自動軌道衡系統的準確度仍在原來水平。
當稱重傳感器更換或維修后，則一定要重新標定，并要求與原稱重傳感器的
準確度和靈敏度基本吻合，然后采用靜態標定方法使維修前后的稱重值相符合即可。
標定時，首先利用加偏載的方法調整四個稱重傳感器的平衡，通過改變補償電阻，使同一載荷在臺面四角偏載時示值差不大于0．05％（偏載量應盡可能大，但又不使稱重傳感器過載）。然后將已知的標準重量，相當于滿載2/3的載荷置于臺面中間位置，調整稱重校準用電位器，使CRT示值與實際載荷盡可能一致。如此反復稱量10次，取其平均值。稱重校準完后，再將測試開關撥向校準檔，使CRT顯示供橋電壓值，并使其值調整到預定值。最后將測試開關撥回稱重一側，即可進行正常稱重工作。計算機和打印機的故障，應按有關說明書和技術資料請有經驗的同志進行檢修。
對秤臺部分各連接件，螺母，螺栓及限位裝置要經常進行檢查。過渡器是否動作靈活，有無卡死現象，過渡曲線是否正常應定期進行檢查。臺面軌的標高變化情況及水平度也應定期查看。各部分聯接螺栓要經常上油防止銹蝕。
為保證二次儀表和微機的可靠工作，控制操作應注意密閉，防塵，最好保持操作室在恒定溫度，軟磁盤的使用與操作必須按操作規范進行。
當臺面自重示值發生變化時，要首先檢查供橋電源是否準確。如計算機自檢供橋電源有變化，還應用其它儀表再次檢測供橋電源正常與否，以便正確判別故障原因。如自檢等均正常，則原因出在機械秤臺或稱重傳感器。此時看秤臺有否卡死或各部有否松動，最后再查各個稱重傳感器。
傳感器的檢查可以單個進行，即在通道上僅連結一個稱重傳感器，然后觀察其零點示值和局部加載后示值的變化，通常較易發現是哪個稱重傳感器損壞。
七、自動軌道衡的安裝、調整和維護(514)
（一）自動軌道衡的安裝
自動軌道衡的安裝主要是指秤臺系統的安裝。秤臺要求安裝在水平直道上，不應有坡度。為了盡可能保證安裝質量，須對原軌道面作標高測量，測量后將同一側軌道面墊平。設墊平后測得左軌道面標高為h1，右軌道面標高為h2，并設h2>h1,于是秤臺左端標高h左及h右端標高h有可由下式確定：
當秤臺按h左及h右調整完后，則可安放引軌，使引軌與秤臺鋼軌成一直線。如果原鋼軌面坡度小于0.1％，則秤臺及引軌可按（h l+h2）/2的平均標高作水平安裝，安裝后引軌與原軌道面之高差可用砂輪磨平。
安裝時尚須考慮保證稱重鋼軌與引軌之間有設計給定的間隙，考慮秤臺的排水溝，嚴防秤臺積水后將稱重傳感器淹沒。必要時需在秤臺兩側加設10mm厚的鋼板作護板，以防車輛掉道時發生意外。在秤臺上面應加設涼棚，在電路上尚須敷設秤臺等位線及傳感器等位線。稱重傳感器引線接頭必須接觸牢固可靠，絕緣性能和防潮性能均應好，儀器要有良好接地等等。
（二）自動軌道衡的調整與維護
對安裝好的自動軌道衡在剛完成檢定時應使用高精度的（0.02％）電位差計或電壓信號源和高精度數字電壓表分別對模擬通道的輸入靈敏度和供橋電源的準確度進行測試，并將這兩個數值認真記錄保存。當二次儀麥發生故障維修之后，只要將供橋電源和模擬通道校準到檢定后所測試記錄下來的數值，就能保證自動軌道衡系統的準確度仍在原來水平。
當稱重傳感器更換或維修后，則一定要重新標定，并要求與原稱重傳感器的
準確度和靈敏度基本吻合，然后采用靜態標定方法使維修前后的稱重值相符合即可。
標定時，首先利用加偏載的方法調整四個稱重傳感器的平衡，通過改變補償電阻，使同一載荷在臺面四角偏載時示值差不大于0．05％（偏載量應盡可能大，但又不使稱重傳感器過載）。然后將已知的標準重量，相當于滿載2/3的載荷置于臺面中間位置，調整稱重校準用電位器，使CRT示值與實際載荷盡可能一致。如此反復稱量10次，取其平均值。稱重校準完后，再將測試開關撥向校準檔，使CRT顯示供橋電壓值，并使其值調整到預定值。最后將測試開關撥回稱重一側，即可進行正常稱重工作。計算機和打印機的故障，應按有關說明書和技術資料請有經驗的同志進行檢修。
對秤臺部分各連接件，螺母，螺栓及限位裝置要經常進行檢查。過渡器是否動作靈活，有無卡死現象，過渡曲線是否正常應定期進行檢查。臺面軌的標高變化情況及水平度也應定期查看。各部分聯接螺栓要經常上油防止銹蝕。
為保證二次儀表和微機的可靠工作，控制操作應注意密閉，防塵，最好保持操作室在恒定溫度，軟磁盤的使用與操作必須按操作規范進行。
當臺面自重示值發生變化時，要首先檢查供橋電源是否準確。如計算機自檢供橋電源有變化，還應用其它儀表再次檢測供橋電源正常與否，以便正確判別故障原因。如自檢等均正常，則原因出在機械秤臺或稱重傳感器。此時看秤臺有否卡死或各部有否松動，最后再查各個稱重傳感器。
傳感器的檢查可以單個進行，即在通道上僅連結一個稱重傳感器，然后觀察其零點示值和局部加載后示值的變化，通常較易發現是哪個稱重傳感器損壞。
 （2）汽車衡型號及規格
   序 3.5×18
 7 SCS-80 80 號 產品型號 最大稱重（t） 秤臺尺寸（寬×長m）
 1 SCS-10 10 3.0×7.0
 2 SCS-20 20 3.0×7.0
 3 SCS-30 30 3.0×12
 4 SCS-50 50 3.0×14
 5 SCS-60 60 3.0×18
 6 SCS-60 60 3.5×21
  8 SCS-80 80 3.5×14
9 SCS-100 100 4.0×18
 10 SCS-100 100 4.0×21
第二節 結構組成與工作原理(529)
一、結構的組成
SCS系列電子汽車衡主要由秤臺、稱重傳感器、連接件、限位裝置、稱重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、計算機和穩壓電源等外部設備二、工作原理
被稱重物或載重汽車置于秤臺上，在重力作用下，秤臺將重力傳遞至搖擺支承，使稱重傳感器彈性體產生形變，貼附于彈性體應變梁上的應變計橋路失去平衡，輸出與重量數值成比例的電信號，經線性放大器將信號放大。再經A/D轉換為數字信號，由儀表的微處理機（CPU）對重量信號進行處理后直接顯示重量數據。配置打印機后，即可打印記錄稱重數據，如果配置計算機可將計量數據輸入計算機管理系統進行綜合管理。
|
|
發布:2020-07-02 15:38
來源:瑞杰衡器
|
|
走進瑞杰
