称重仪主要由称重传感器及称重显示仪表组成。称重传感器是将力(重量)转换成电信号输出的装置。称重显示仪表将来自称重传感器的弱电信号进行放大、A/D转换及处理,并进行显示、标定以及通过各种接口与其他设备进行通信及控制。不同类型的称重仪外形如图所示。
称重传感器的转换原理主要有电阻应变式、电磁力式、电容式及振弦式等。
称重仪外形示意
在商用及工业用衡器和称重系统中,普遍采用电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器按结构型式分为:剪切梁式称重传感器、S形拉式称重传感器及柱式称重传感器等。
称重传感器及称重显示仪表工作原理
以电阻应变式称重传感器为例,传感器主要由弹性体、应变片和电路三部分组成。弹性体(或称弹性元件、敏感梁)在外力即物体重力的作用下,产生弹性变形,使得粘贴在其表面的电阻应变片(敏感元件、转换元件)也随同产生变形;电阻应变片变形后,其阻值将发生变化,再经适当的检测电路将变化电阻转换为相应的电信号(电压或电流)输出,从而完成将外力变换成为电信 号的过程。电阻应变式称重传感器的工作原理如图所示。
称重显示仪表对来自称重传感器的弱电信号进行放大、A/D转换及处理并进行显示、标定以及通过如串行/模拟量/开关量/现场总线等的各种接口与其他设备(PLC、DCS、PC等)进行通信及控制。
称重传感器及称重显示仪表主要特性
称重传感器及称重显示仪与被测物料是非接触的,有效地避免了被测物料污染以及被物料腐蚀的结果,用添加砝码的方法可方便地检测出称重仪是否处于正常准确的工作状态。
称重传感器的基本指标及术语:
①灵敏度。传感器承受最大额定载荷时,输出电压与激励电压之比。
②重复性误差。在相同的负荷和相同的环境下,连续数次进程测试所得的称重传感器输出读数之间的差值。
③安全超载。可以施加在传感器上的最大负载,此时传感器的性能特性上不会产生超出技术指标的永久性漂移。
④极限超载。施加在传感器上的最大负载,此时传感器不会产生弹性体结构上的破坏。
⑤非线性。称重传感器进程校准曲线与理论直线的偏差,如图所示。
⑥滞后。一 次加卸载过程中,在同一载荷上,传感器进程与回程读数之间的最大差值。载荷,进程与回程读数间的关系如图所示。
⑦蠕变。负载不变,所有环境及其他变量不变的情况下,传感器输出随时间的变化,如图所示。
|称重传感器及称重显示仪表技术参数
①准确度等级与检定分度数。用于贸易结算的称重仪,准确度等级为3级,检定分度数一般不小于 3×103。
②支持多语言系统,支持中文输入与输出。
③核心部件防护等级达到一定要求,如IP65或IP68。
④供电电源多样性,如交流、直流及电池供电。
⑤工作温度/湿度范围。一般称重仪表的工作温度范围为 -10~40℃,湿度为最大90%无冷凝,称重传感器的工作温度范围为-40~60℃。
⑥有防作弊的功能。
⑦数据更新速率。
⑧有自诊断功能,能判断出某一 只传感器故障或者是仪表本身串口/总线通信口或者是I/O口故障,并能将相关信息在称重仪表上显示出来。
⑨可兼容更多的标准接口,如 RS232/RS485串口、模拟量接口、Profibus-DP接口、ProfiNet接口、DeviceNet接口、ControlNet接口、EtherNet/IP等。
⑩可以进行软件二次开发,为客户的特殊应用定制控制流程。