XTR106在起重量限制器中的应用研究

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bcg-ht起重量限制器说明书

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该装置主要包含两个部分:电阻应变式传感器和控制仪表。

超限时具有声光报警并切断起重机起升回路电源的功能,同时还能显示起吊物重量。

控制仪表采用单片机控制,具有重量显示准确,报警动作可靠,调试方便等特点,此外仪表还具有可设定高低两种分辨率的功能。

(1)适用范围:5~600t桥吊、门式起重机
(2)动作误差:≤3%FS
(3)综合显示误差:≤5%FS
(4)报警点
预警:额定起重量的90%
延时报警:额定起重量的105%(连续超限时间2秒后继电器动作)立即报警:额定起重量的110%
(6)传感器过载能力150%
(7)电源电压:交流220V赞或380V骤,如选用其他电源,订货时请注明
(8)使用环境条件
温度范围:-20℃~+60℃,相对湿度:85%RH
(9)继电器触点容量15A/220V,10A/380V
(10)仪表箱防护等级:IP42
每套起重量限制器安装后必须校准后才能投入使用,校准前,需要对系统进行如下检验:
(1)检查电源线对地(外壳)的绝缘电阻,用500V绝缘表测量不能低于1MQ。

(2)接通电源,仪表显示器应该显示数字。

(3)按下仪表的自检键,仪表显示预警值,蜂鸣器发出断续声,同时黄色指示灯亮。

再按一次自检键,仪表显示报警值,蜂鸣器发出连续声,红色指示灯亮的同时继电器动作。

此时可以检验起重机的起升控制回路是否正确。

塔机起重力矩限制器与起重量限制器的正确使用_严尊湘

塔机起重力矩限制器与起重量限制器的正确使用_严尊湘

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图& 起重力矩限制器示意图
%$Leabharlann /( 调试方法 要调试起重力矩限制器和起重量限制器,必须 备有能准确知道其重量的试吊物。调试时,可先调 起重量限制器,后调起重力矩限制器。两限制器的 调节方法,一般电工都能胜任。其关键在于指挥人 员怎样编制试吊方案,确定试吊物的重量和所处的 幅度位置。曾经有过因试吊方法不正确,而发生事 故的案例。现以前述的 0123,4 型塔机为例,用下 表说明调试的方法。 !"
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
说明:为了减少吊物重量配置的种类,在调试力矩 限位开关时,可采取变通的方法。如:假设上表中吊物 可配置成 !- 、+-./ 两种重量。在调试 ’-0 力矩报警开 关时,可在幅度 ,12 处,吊 !-./ 的重物;在调试控制 最大起重力矩开关时,可在幅度 ,32 处,吊 !-./ 的重 物,其效果是一样的。
每年全国都要发生多起因超载而造成的塔 机事故,其根本原因就是不能正确使用这两套 安全保护装置。这应引起安全、设备管理同志 的充分重视。 ( 本文收稿:+--!—-!—+-) !"

太重超载限制器说明书(YCTA-50t)8953太重1

太重超载限制器说明书(YCTA-50t)8953太重1

号起重机械超载限制器使用说明书Operating Instruction北京首昌衡器有限公司B E I J I N G S H O UC H A N G S C A LE C O.,LT D超载限制器使用说明书目录一、系统概述2二、主要性能参数3三、工作原理4四、安装调试5五、维护及保养6六、售后服务6七、注意事项6一、系统概述起重机械超载保护器,是根据国家标准GB12602-90《起重机械超载保护装置安全技术规范》的规定设计制造,专用于防止起重设备在超载状态下运行的一种安全保护装置。

该系统由称重传感器、接线盒、控制仪表部分组成,具有声光报警、数字显示起重重量、切断起重机械提升电路电源回路等功能。

该系统能在起重设备起吊、振动等各种复杂的情况下,直接显示被测荷重,提供准确报警信号。

超载时,开关电路工作,继电器动作,切断提升电路电源回路,实现超载自动保护。

具有安全、准确、可靠、通用性好等特点。

特点:➢在起重机械提升重物、振动等各种复杂的情况下,准确显示被提升物重量,提供准确有报警信号及断电信号、切断起重机械控制电路,实现起重机械超载自动保护➢重心补正功能:可满足限制器需要重心补正的要求➢编程由设定键盘完成,数字定标➢相同的灵敏度,便于互换二、主要性能参数1.系统精度:5%2.DBC-110仪表技术指标:2.1 产品规格✧型号: DBC-110✧显示: 6位荧光数字显示✧显示分度: 1、2、5✧报警指示: 红色指示灯、文字指示✧报警音响: 蜂鸣器2.2模拟输入✧输入范围: 0-23mV✧输入滤波: 3级有源滤波✧灵敏度: 最小分辨率0.4 μV /分度2.3 A/D特性✧转换方式: △-∑✧转换速率: 100次/秒✧显示速率: 10次/秒2.4 传感器供桥✧供桥电压:DC10V✧最大电流:150 mA2.5 精度和稳定性✧非线性:优于0.5%✧综合误差:小于0.5%✧长期漂移:对于固定增益和初始固定载荷每年在满量程的0.1之内✧零点漂移:满量程的±2%之内2.6 继电器输出✧输出路数:3路✧触点容量:250V 3A✧触点形式:干接点✧输出形式:常开、常闭可选2.7 工作条件✧工作电源:AC220V±10% 20VA✧工作温度:-10℃至+70℃✧工作湿度:45% 至85%RH(无凝露)✧储存温度: -20℃至+80℃✧3. 传感器的技术参数:三、工作原理当传感器受力后,提升的重量经传感器转换成模拟电信号,然后图一工作原理方框图经接线盒传至DBC-110仪表,经仪表完成模-数转换,数据处理,在仪表上显示出重量信号,同时另一路信号经仪表内部的微处理器与设定的基准值进行比较,产生满载报警、超载控制信号,从而切断起重设备的上升回路电源,实现超载限制功能。

起重量限制器工作原理及应用

起重量限制器工作原理及应用
关键词 : 起重量限制器 ; 电子传感 ; 应用
中 图分 类 号 : , m2 1 3
1 现 状 分析
在现代企业 中,起重机是不可或缺 的设备之

传 感 及 压 力 信号 , 并 将 其 转换 为起 吊重 量 , 防 止起
重机械处于超载作业险情 的保护装置 , 也称为起重 机超 载 限制 器 p 】 或起 重机 负 荷 限制器 。起重 量 限 制
f 甘肃 省 兰 州 市 兰 州石 化 公 司 . 甘肃 兰 州 7 3 0 0 6 0 )
摘 要 : 随着现代企业生产规模不断扩大 , 生产效率 日益提 高, 数字化技术 突破性的进展 , 促使大型化 、 高速化和专用 化的起重机械具有 自动化 、 智能化和信息化的性能特征。生产效率的逐步提高更加促使安全生产成为重中之重 , 而特 种设备 的安全更是不容忽视 。本文就起重机的安全保护装置——起重量限制器 的原理和应用进行 了简要概述。
2 起 重 量 限制 器
起重 量 限制 器是 一 种通 过 检测 线 圈 电流 、 拉力
母拧紧压住钢 丝绳 , 使其直径略有变形 即可 , 最后 再 左右 各 加一 螺母 并 拧 紧 。注意 : 太 紧或太 松 都会
使传 感器 的输 出信 号不一 致 。
甘 载 控制系 统工作 正 常 。
机 对 应起 升 回路 电源 的功 能 , 同时还 能显 示起 吊物
用, 而对 于这类大型特种设 备 , 质量安全始终是一
个 比较关注的问题 。兰州石化分公 司炼 油区共有 1 8 6台起 重机 械 ,在 过 去 的几年 间先 后进 行 了失 压
保 护装 置 改造 ( 采用 3 6 V控制 电路 控 制 ) 、 吊钩 防脱

凯诺10t重量传感器说明书

凯诺10t重量传感器说明书

凯诺10t重量传感器说明书1. 产品概述凯诺10t重量传感器是一种用于测量物体质量的专业传感器。

它采用最新的传感技术,具有高精度、高稳定性和高可靠性的特点。

该传感器适用于工业生产、仓储物流、运输等领域,广泛应用于货物称重、过磅系统等场景。

2. 技术参数•额定负荷:10t•额定输出:2.0±0.1mV/V•线性度:≤±0.02%F.S.•零点温漂:≤±0.02%F.S./℃•输出温漂:≤±0.02%F.S./℃•工作温度范围:-30℃~+70℃•安全过载:150%F.S.•最大过载:200%F.S.3. 结构及工作原理凯诺10t重量传感器采用了双剪切梁结构设计,具有良好的抗侧向力能力和抗振动能力。

其工作原理基于应变片效应,通过测量应变片的电阻变化来间接测量物体的质量。

传感器的内部结构精密稳定,能够提供可靠的测量结果。

4. 安装与使用4.1 安装•将传感器固定在称重平台上,确保其与称重平台紧密连接。

•使用合适的螺栓将传感器固定在称重平台上,并确保螺栓牢固可靠。

•连接传感器的电缆线到相应的显示设备或数据采集系统。

4.2 使用•在使用前,请先检查传感器的连接是否牢固,并确保电源供应正常。

•将待测物体放置在称重平台上,并等待一段时间使其稳定。

•启动显示设备或数据采集系统,读取并记录测量结果。

5. 注意事项•在安装和使用过程中,请避免过大的冲击和震动,以免影响传感器的性能和寿命。

•不要将传感器暴露在高温、潮湿或腐蚀性环境中,以免损坏传感器。

•避免超过安全过载和最大过载范围进行测量,以免对传感器造成损坏。

•定期检查和校准传感器,确保其测量结果的准确性和可靠性。

•当传感器长时间不使用时,建议将其存放在干燥、温度适宜的环境中。

6. 常见问题解答6.1 如何校准传感器?传感器的校准可以通过使用已知质量的物体进行比对来完成。

具体操作步骤请参考产品附带的校准指南。

6.2 为什么测量结果不稳定?测量结果不稳定可能是由于以下原因导致: - 安装不牢固:请检查传感器是否与称重平台紧密连接。

便携式轴重仪台板介绍常州优宝

便携式轴重仪台板介绍常州优宝

广告语:优宝轴重仪:拎着走的地磅精度等级:动态精度:百分之一到百分之三静态精度:千分之一到千分之三(以上两条为宣传核心)基本使用:动态:一般需要两块称重板,车辆缓缓开过称重板,仪表自动显示并打印重量。

静态:一般称重板数量与轮子数量相同,车辆在称重板上稍作停留,仪表自动显示并打印重量。

YBK-3218轴重仪高端元件,超高精度:■整秤静态精度:0.1% F.S~0.3% F.S;动态精度: +/- 1% F.S~+/- 3% F.S■使用美国DOWESTON公司应力传输元件,应用独特的传感器制造理念,数据响应快,整体精度高,线路连接使用柔性技术,可靠,耐压,防冲击能力强。

■美国高校研发团队定制的称重高频电子元器件,配合YP-Dynamic动态称重算法与YP-Static静态称重算法,得到整体超高精度。

小小身板,大大强度:■称重板采用一体式结构思路精心设计,选用中铝集团高级硬合金航空铝材,使用德国来宝IMC公司铝材专用刀具数控加工,保证称重板的强度,精度和一致性。

传感器使用寿命长,耐冲击次数可达百万级。

■称重板规格和品种交多,能适应不同车辆需求,单板量程:5t~35t可选;称重板有强大的过载能力,安全过载: 120%;极限过载:150%。

高等防护,精致外观:■产品使用BOSTIC聚胺树酯胶多重保护,耐老化,防水性能好,防护等级IP66。

■产品经过高低温试验,使用环境温度范围:-30/80︒C■秤台表面拉丝处理后采用YJHCL技术处理,抗氧化,耐腐蚀,强度高,美观;秤台配备天然橡胶引坡,具有耐压,耐冲击,抗氧化,不变形,不滑动等优点;整秤安装使用方便简单,无需专门基础,只需平整的硬化路面摆放即可使用。

仪表功能多样,软件定制:■仪表可无限制的连接多块称重称重板,单块和多块秤体可实现不同组合,方便地满足客户不同场合的使用要求。

■十寸高清安卓大屏,显示清晰,操作触感细腻。

■仪表功能强大,外设接口丰富,支持4G在线升级,支持车辆自动识别系统,支持企业内部软件连接,自带多种车辆轴型选择,有多种语言版本可选。

起重机起重量限制器的应用

起重机起重量限制器的应用
永 康 ,等 :起 重 机 起 重 量 限制 器 的应 用
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信 号 ,然后 通 过放 大器将 获得 的 电信号 放 大 ,放 大后 的 电信 号经 过 滤波器 滤 波后 ,一 路传 递 给 A/D模 数 转换 器 变换 为数 字量 ,由数 字显示 器显 示重 量值 ;另一 路传 递 给 比较 器 与预先 设 定 的基 准信 号 进 行 比较 ,比较 器 的 基准信 号 分 别 设 定 在 9O 的 额 定 载 荷 (预 报 警 )、 100 ~ 105 的额定 载荷 (延 时 报警 )和 130 的额 定 载 荷 (立 即报 警 )。当输入 的放 大信 号超 过某个 基 准信 号 源 的信号 时 ,比较 器输 出端会 产 生一个 高 电平 ,使 开 关 电路 触发 继 电器 ,使 起重 量 限制器 作 出相应 的动 作 。 比如 当起重 机起 吊的重 量 达 到 预 报 警值 时 ,起 重 量 限 制 器驱 动声 光 电路 ,发 出断续报 警声 并伴 随黄 灯 闪烁 , 提 醒司机注 意起重机 已接 近满负荷 ;当起重 量达 到延 时 报 警值 时 ,起重 量 限制器 触 发一 个延 时 电路 ,经 过 一定 的延时后 ,若仍 然超 载 ,则 由门 电路输 出一 个高 电平驱 动 声光 电路 发 出持续报警声 并伴 随红灯 闪烁 ,提 醒司 机 起 重机 已经 过载 ,与此 同 时 ,门 电路 的输 出高 电平 通 过 一 个功率 开关三极管驱 动继 电器 动作 ,继 电器 的一个 触 头 串接在起 升 机构 的控 制 线 路 中 ,当继 电器 通 电 动作 后 ,切断起 升机构 的 电源 ,电动机断 电停止起 升作业 ,同 时 允许起 重机 向安全方 向动作 ,起 到保护 的 目的;同理 , 当起重量达 到立 即报警值 时 ,起重 量限制 器发 出禁止性 声光 信号 ,同时继 电器立 即动作 ,使起 重 机控 制 回路 断 路 而切断起 升电路 ,从而达 到超 载保护 的作用 。

起重量限制器工作原理

起重量限制器工作原理

起重量限制器工作原理A crane load limiter is an essential safety device that prevents overloading and potential accidents when lifting heavy loads. 起重量限制器是一种重要的安全装置,它可以防止超载和潜在的事故发生,当起重重物时。

The working principle of a crane load limiter is based on monitoring and measuring the weight being lifted by the crane. 起重量限制器的工作原理是通过监测和测量起重机吊起的重量来实现的。

When the load on the crane reaches a pre-set limit, the load limiter will sound an alarm and prevent the crane from lifting the load any further. 当起重机上的负载达到预设的限制时,起重量限制器会发出警报,并阻止起重机进一步吊起负载。

The main components of a crane load limiter include load cells, a display unit, and a control unit. 起重量限制器的主要组件包括负荷传感器、显示单元和控制单元。

The load cells are responsible for measuring the weight of the load, while the display unit shows the weight being lifted and any relevant warnings. 负荷传感器负责测量负载的重量,而显示单元则显示起重的重量和任何相关的警告。

汽车起重机起重量指示器[实用新型专利]

汽车起重机起重量指示器[实用新型专利]

专利名称:汽车起重机起重量指示器
专利类型:实用新型专利
发明人:张泓,苑伟奇,祝金兰,程东育,胡学宁申请号:CN91210645.X
申请日:19910524
公开号:CN2103545U
公开日:
19920506
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本实用新型涉及一种汽车起重机起重量指示器, 包括拉力传感器、收线盒、传输导线和显示仪表,其特 征是在拉力传感器和显示仪表中增加开关电路,该开 关电路可控制向传感器传输电源和将传感器接收的 电信号传递到显示仪表分时进行,从而实现了用单根 传输导线即可完成上述两项传递任务,具有工作可靠 性高,使用寿命长等优点。

申请人:沈阳建筑工程学院
地址:110015 辽宁省沈阳市沈河区文化东路17号
国籍:CN
代理机构:辽宁专利事务所
代理人:张鲁毅
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基于Android的起重量限制器手机APP的设计与实现

基于Android的起重量限制器手机APP的设计与实现

2020耳第10剧文章编号:1009-2552(2020)10-0077-05DOI:10.13274/ki.hdzj.2020.10.014基于Android的起重量限制器手机APP的设计与实现王欣仁1,张世康2(1.江苏省特种设备安全监督检验研究院,江苏无锡214174; 2.河海大学计算机与信息学院,南京211100)摘要:针对目前起重机的起重量限制器参数设置不方便,无法获得实际起重量信息以及在超载情况下不能及时报警的问题,文中在基于Android开发平台下,以UDP通信协议作为模块间的数据通信协议,设计并开发了一个起重量限制器的手机APP。

通过手机APP可以对起重机的起重量限制器进行参数设置、在线系数标定、实时重量显示,并在起重机超载时在手机上实现预警和报警。

代替了以往在起重机上进行繁重并且危险的手动操作。

APP操作简单,方便快捷,具有较高的可视性和安全性。

关键词:Android;UDP协议;APP;Wi-Fi;起重机超载限制器中图分类号:TP317.1文献标识码:ADesign and implementation of mobile app based on Android lifting limiterWANG Xin-ren1,ZHANG Shi-kang2(1.Jiangsu Special Equipment Safety Supervision and Inspection Institute,Wuxi214174,Jiangsu Province,China;2.Hohai University,Nanjing211100,China)Abstract:In order to solve the problems of inconvenient parameter setting of crane lifting limiter,unable to obtain the actual lifting information and unable to give an alarm in time in case of overload,a mobile app of lifting limiter is designed and developed based on the Android development platform with UDP communication protocol as the data communication protocol between modules.Through the mobile app,the crane lifting limiter can be set parameters,online coefficient calibration,real-time weight display,and realize early warning and alarm on the mobile phone when the crane is overloaded.Instead of the previous heavy and dangerous manual operation on the crane.App is easy to operate,convenient and fast,with high visibility and safety.Key words:Android;UDP protocol;app;Wi-Fi;crane overload limiter0引言近年来,智能手机和无线网被广泛使用到各个领域,但在起重机领域应用还比较少。

一种基于AR M嵌入式开发的起重量限制器设计

一种基于AR M嵌入式开发的起重量限制器设计

一种基于AR M嵌入式开发的起重量限制器设计
修德湖;杨忠艳;姜彦青
【期刊名称】《建设机械技术与管理》
【年(卷),期】2014(000)007
【摘要】针对施工升降机的超载保护方面,介绍了一种基于 ARM嵌入式开发的
起重量限制器设计,分别从原理、硬件、软件设计流程等方面对该设计进行了阐述。

该产品设计采用嵌入式开发,以应用为中心、以计算机技术为基础,功能较完备、性能可靠、整机集成度较高,具有高度性价比。

【总页数】3页(P115-116,117)
【作者】修德湖;杨忠艳;姜彦青
【作者单位】方圆集团有限公司;方圆集团有限公司;方圆集团有限公司
【正文语种】中文
【相关文献】
1.一种起重量限制器的数据采集电路设计及误差计算 [J], 李博;夏路易
2.起重量限制器设计的一种思路 [J], 王玉龙;刘莹;沈兵
3.一种本安型旁压(夹绳)式起重量限制器的设计 [J], 赵跃; 韩路
4.基于Android的起重量限制器手机APP的设计与实现 [J], 王欣仁;张世康
5.基于UDP无线通信的起重量限制器控制系统的设计 [J], 武剑锋
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起重量限制器

起重量限制器

知识创造未来
起重量限制器
起重量限制器(Load Limiters)是一种用于测量和监测起重机械设备负载的装置。

其主要功能是根据设定的上限,确保起重机在安全范围内工作,防止超载和潜在的危险。

起重量限制器通常使用传感器、负荷单元和计算控制单元组成,通过测量被起重物体施加的力或重量,以及设备自身的负载情况,比如吊钩负荷、臂架负荷等数据,来判断是否达到限制值。

一旦起重机的负荷接近或超过设定的上限,起重量限制器会发出警报,提醒操作员进行适当的措施,如减小负荷、调整机器位置或停止操作。

这样可以避免超载情况导致设备损坏,甚至发生事故。

起重量限制器通常被广泛应用于各种起重机械设备,如塔式起重机、桥式起重机、履带起重机、汽车起重机等,以确保安全的起重操作。

1。

施工升降机超载报警-重量限制仪

施工升降机超载报警-重量限制仪

DTZZIII-QX-Z型重量限制仪
一.适用范围及功能概述:
适用于0-10T齿轮齿条驱动升降机,塞入式传感器测量的起重机械。

升降机载荷量达到相应限制重量时,限制器声、光报警;控制仪可以输出两组继电器输出触点信号,分别实现静态超载报警、动态极限报警。

当重量达到限制重量时,输出继电器触点信号,切断电路,使升降机不能启动运行。

二.安装方式:
轴销式安装(轴销式传感器安装在导轨托架与吊笼吊耳连接轴处)。

三.主要特点:
1.限制器采用两段3位数码管显示;分别显示额定载荷值及实时载荷值,并于调试状态显示调试信息。

2.可按要求进行触点输出,以实现控制升降机运行。

3.克服升降机启动时的惯性误报警。

4.传感器采用铬镍钼合金材料,一体化结构,过载能力150%,精确线性输出,回差小。

5.具有故障自诊断功能,当系统故障或断电时输出超载信号。

6.传感器结构紧凑,安装方便。

四.技术指标:
电源:AC220(-15~+10%)V
精度:1.0级
灵敏度:<0.1%
控制回差:<1%
工作温度:-10~60℃
仪器功耗:<10W
传感器过载能力:150%
输出触点容量:7A/DC24V;5A/AC220V
外型尺寸:108×128×68mm
五、专利认证。

一种对重量的遥测监测系统

一种对重量的遥测监测系统

一种对重量的遥测监测系统
崔建国
【期刊名称】《气动研究与实验》
【年(卷),期】1997(014)003
【摘要】本文提出一种重量信号的无线传输和测量方法。

【总页数】4页(P54-57)
【作者】崔建国
【作者单位】沈阳空气动力研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TE938
【相关文献】
1.一种高码速率遥测数据的录取与实时监测系统 [J], 徐贵今;任广辉
2.桥式起重机起重量监测系统研究 [J], 徐海群;强宝民;何祯鑫
3.一种实用的地震遥测设备:MYD—Ⅲ型三路无线遥测地震仪 [J], 张心南;秦嘉迈
4.重量的一种遥测式监测系统 [J], 刘纪元;崔建国
5.一种高码速率遥测数据的录取与实时监测系统 [J], 徐贵今;任广辉;钮培澍;黄翠凝
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XTR106在起重量限制器中的应用研究
摘要:本文针对为了提高起重机起重量限制系统中的起重量信号采集精度,本文设计了一种以XTR106芯片为核心的电路解决方案。

通过分析XTR106的工作原理、选择恰当参数值的外围电器元件并搭建相应的控制电路,该方案有效地解决了普通电阻桥式压力传感器的非线性问题,成功的实现了4~20mA的电流信号采集和电流电压变送功能。

实验数据表明该电路解决方案可以将信号增益的平均相对误差控制在0.3%以内,实现重量信号精确采集,为起重量限制器的设计奠定良好的基础。

0引言
起重量限制器是专门用来保护起重机械安全的装置,具有光报警、声报警、显示起吊重物重量和切断起重机起升回路等功能。

可避免起重设备因负荷超载造成的设备和人身事故。

因此它对冶金、机械、矿山、铁路、码头、仓库等行业现代化安全生产,具有极其重要的意义。

信号采集的精度直接决定起重量限制器的品质优劣。

只有精确地检测出起重机实际吊起物体的重量,才可以做出准确的判断进而控制机器安全操作。

所以,设计一套高精度的重量信号采集和处理电路对整个起重量限制系统至关重要。

测量重量的传感器有很多,一般常用压力传感器。

普通压力传感器的工作原理是通过电阻桥阻值变化转化为电压变化,但是存在的问题是桥臂电阻和电压输出的非线性。

XTR106是一款专门为桥路传感器设计的低成本、低漂移、高精度、自带两路 2.5V/ 5V电桥激励电压的4~20mA两线制集成单片电流变送器。

具有放大、二次线性化和电流信号输出功能。

它与电阻桥式压力传感器互相配合,可以很好的解决电桥非线性和激励电源供给问题,出色地完成信号采集任务。

1桥式压力传感器工作原理
电阻桥式压力传感器工作电路如图1所示。

U是由XTR106提供的2.5V或者5V的激励电压;差分电压U
由图1可知:
当R0+R1比R
△大得多时,即传感器电阻的相对变化量R

/(R0+R1)很小时,式(2)可以作线性化
处理:
从公式(3)可知,输出电压U0与电阻桥式压力传感器的电阻变化量R△/(R0+R1)近似成线性关系,此时对测量精度影响比较小[1]。

但随着压力传感器的电阻变化量R

/(R0+R1)不断增
大,非线性也越来越大,最终导致测量精度很差,不能满足要求。

同时,由公式(3)可知,
输出电压U
与电阻桥的供电电压U成线性关系,所以供电电压的稳定性也直接影响到测量结果的准确性[2]。

普通电阻桥式压力传感器各个电阻的非线性和电阻桥整体的非线性都
最后的测量带来非线性误差。

所以,要想取得精确地测量结果,就必须想办法解决这些非线性问题,实现线性化测量,最终取得精确的测量结果。

2XTR106工作原理
XTR106自带两路激励电压源、可驱动电桥的4~20mA两线制集成单片变送器[3],其引脚图见图2。

XTR106为系统提供2.5V/5V的精密基准激励电压,如果需要2.5V激励电压,就将引脚13接到电阻桥上;如果需要5V激励电压,就将引脚14接到电阻桥上(如图3所示)。

其基准电压源的精度可达0.05%最大可带2.5mA的负载(注意:如果负载超过2.5mA,就会影响4mA的零点输出电流)。

引脚3与引脚4之间要外接量程控制电阻。

引脚2与引脚5之间接电阻桥输出的mV 级的差分电压,引脚5接高电压,引脚2接低电压。

引脚7为最终的 4~20mA电流输出端。

另外,XTR106最大的特点是可以对不平衡电桥的固有非线性进行二次项补偿,它可以使桥路传感器的非线性大大改善,改善前后非线性比最大可达20:1。

引脚1与引脚11直接接入线性化电阻R
LIN
,使桥路激励电压随电阻桥差分输出电压的变化而变化。

当电阻桥存在正非线性
时,引脚12与引脚6相连接,此时,激励电压V
REF 会随电阻桥传感器的差分输出电压V
IN
增加
而增加,以补偿正的非线性。

当电阻桥存在负非线性时,引脚12与引脚1相连接,此时,激
励电压V
REF 会随电阻桥传感器的差分输出电压V
IN
增加而减少,以补偿负的非线性。

当不需
要进行线性化补偿的时候,只需要把引脚12和引脚11都连接到引脚1上即可,此时,激励电压V
REF
将保持2.5V或者5V不变。

整个电路的电压~电流传递函数为:
其中,I
0为输出电流,单位mA;V
IN
为差分电压,单位mV;R
G
为量程调节电阻,单位Ω。

3XTR106在信号采集和线性增益中的应用
3.1 电路原理分析
由于电阻桥式压力传感信号十分的微弱(mV级),所以只有选择低功耗、低漂移、低失调、增益线性良好的放大器,才能对传感器的微弱信号进行不失真的放大。

而XTR106恰恰具有以上的特点。

在本系统中所使用的电路如图3所示,由于压力传感器的电阻桥为正非线性,因此引脚12与
引脚6相连接,用于校正非线性。

电容C
1、C
2
和C
3
为去耦电容,提高抗干扰性。

固定电阻R
4
和可变电阻R
Z
共同作用,用于实现电路调零设置,即在外部无负载的情况下,电路输出4mA
电流。

固定电阻R
3和可变电阻R
S
共同作用,用于实现电路调满设置,即在施加满负载情况
下,电路输出20mA电流。

三极管Q
1
用来降低由于温度变化所带来的精度误差。

电源采用24V
直流电压,二极管1N4148起到保护作用,防止电源接反而损坏元件[4]。

负载电阻R
L
为250Ω的精密电阻,用于将4~20mA的电流变化转变为1~5V的电压变化。

结合公式(4)将电流值转变为电压值表示,可得公式(5):
3.2 电压增益精度分析
按照图3所示的电路原理图连接电路,模拟测试,对电压增益精度进行分析。

假定输入的差
分电压在0~10mV范围内变化,此时R
G
=25Ω。

当对差分输入电压进行控制,每隔约1mV的电压进行一次采样,并用电压表对电路的输出端
进行测量,记录此时的差分输入电压V
IN 和与之相对应的输出电压V
O
,所得到的实验结果如
表1所示。

其中,V
实际表示用电压表实际测量的电压值;V
理想
表示用公式(5)计算的理想电压值;△


表示用公式(6)计算的相对误差百分数值。

对比V实际与V理想,并计算出△误差,可以清晰的看出,抽样测量的最大相对误差为0.409%,而最小的仅仅只有0.050%,平均相对误差可以提高到 0.289%,这远远高于普通放大器电路的增益精度,例如集成电路放大器中经常使用的AD620芯片的最大增益误差为0.7%。

3.3 电压增益非线性分析
对实验数据进行线性度分析,建立如图(4)所示的线性化曲线图,从图中可以看出,粉红颜色表示的实际曲线与蓝颜色表示的理论直线基本重合,最大非线性也只有为0.4%。

4 结论
通过搭建电路,并且对电路进行仿真、实验和数据分析,可以得到以下结论:
(1)本文设计的基于XTR106的电路与以往传统的分立元件构成的电路相比,具有体积小、集成度高、电路设计简单、低功耗、低漂移、低失调、非线性可调、抗干扰性强等特点。

(2)本文设计的电路具有很高的电压增益精度,表1中的实验数据表明测量结果的平均相对误差可以控制在0.3%以内。

作为起重机起重量限制器的信号采集装置完全胜任。

(3)本文设计的电路不仅适用于本系统,对于其他类似的应用场合同样值得借鉴,具有很好的移植性和扩展性。

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