电子衡器知识教材

子衡器理论知识培训教

汽车衡根底知识

第一节汽车衡的组成及工作原理

一、汽车衡的工作原理

被称重物或载重汽车停在秤台上，在重力的作用下，秤台将重力传递至传感器，导致附着在传感器上的弹性体发生变形，那么弹性体应变梁上的应变电阻片及桥路失去平衡，输出与重量数值成正比的电信号，经线性放大器将信号放大，再经A/D转换为数字信号，由仪表内的微处理机对重量信号进展处理后直接显示重量数。配置打印机后，即可打印称重数据；如配置计算机，可将计量数直接输入称重管理系统进展综合管理。

二、电子汽车衡器的组成

承重和传力局部：将物体的重量传递给称重传感器的全部装置，包括称重台面、吊挂连接单元、平安限位装置、地面固定件和根底设施等。

称重传感器：介于秤台和根底之间，将被称物的重量转换为相应的电信号，经信号电缆输出至称重显示仪表进展称量的测试。

显示仪表：用以测量称重传感器输出的电信号，经对电信号处理后，以数码形式输出数据。

电源：主要指向称重传感器提供的桥路鼓励电源和仪表线路工作的电源。

SCS系列电子汽车衡主要由秤台、传感器、连接件、限位装置、显示仪表及接线盒等零部件组成，还可以选配打印机、大屏幕显示器、计算机和稳压电源等外部设备。限位器的作用主要是保证称量结果准确、误差小〔即使有强烈冲击或飓风等横向力的作用也能使秤平安工作〕。限位器主要是防止秤台横向移动和左右晃动幅度。

三、电子汽车衡器的特点和主要用途

SCS汽车衡器与传统的机械衡器、其它地上衡器相比，有很多显著的优点：如称量迅速、准确、灵敏度高，数字显示、直观易读，稳定性、可靠性强，寿命长久，特别是在危险、恶劣环境下，更能表达电子衡器的作用。整个汽车衡器系统有稳定可靠的高精度传感器和智能化仪表显示，仪表有高灵敏度、高分辨率、稳定可靠、便于打印的优点，如果与计算机、称重软件组成称重管理系统，还能够实现称重的远距离传输、集中自动化管理。

SCS汽车衡的秤体系统也有很多优点，比方：秤体重量轻〔平台为超薄型钢构造〕，便于安放、搬运，安装调试和维护很方便，可以采用浅基坑和无基坑2种安装形式，根底施工投资费用低。

SCS汽车衡一般用于港口、机场、矿山、冶金、工厂企业等大宗载重货物车辆的称重计算。

四、型号规格

电子汽车衡通常用：SCS-×××表示，其中：第一个S代表地上衡；C：代表传力构造—传感器；第二个S代表数字显示；后面的“×××〞代表最大称量。比方：SCS-80，表示80吨的电子汽车衡。

五、汽车衡的功能介绍

〔1〕显示功能

一般能显示以下内容：毛重、净重、皮重、超载报警或显示，有的衡器还可以显示以下内容：称重次数、日期、时刻、车号、类别等。

〔2〕有处理功能

包括：分度值、分度数设定；量程设定；打印记录等，有的汽车衡还可以根据用户要求有皮重记忆、净重分类及累计、日报打印单据、月报打印单据、金额计算、体积计算等处理功能。

六、现代电子衡器的开展趋势

称重传感器向高准确度、高稳定性及环境适应性更强开展，同时，使用方便、价格本钱下降。微电子技术的应用，使数据处理能力不断增强，单台秤的可靠性提高，同时形成分布式称重集中数据管理系统，具有自适应自诊断及对即将发生的故障具有预警功能的电子衡器也会出现。

电子秤设计方案

电子秤是目前常用的计量仪器，广泛应用在人们的日常生活中，图2示出了电子秤的根本原理图。

由于CS1240丰富的功能，并且带有SPI接口可以方便的与MCU进展通讯，因此只需极少量的外围元件就可以构成多种应用方案，特别适合应用在电子秤中。例如，由于片内自带PGA，因此就可以不需要外部的放大电路，这样可减小系统的噪声，降低本钱。芯片带有自纠正电路和系统纠正电路，可以纠正芯片及系统的增益误差和失调误差，进一步提高了精度。CS1240的参考电压输入可以直接用电源电压，这样就不需要额外的参考源，可以简化电路设计、降低本钱。

1．普通电子秤设计方案

图3是采用CS1240实现的普通电子秤电路原理图。传感器出来的信号经过外部的无源滤波器滤波后，送入到CS1240中。滤波器包括两个局部：第一局部是由电感和电容组成的EMI滤波器，用来减小外部环境对于电路的影响；第二局部是由电阻和电容组成的RC滤波器，用来限制输入信号的带宽，降低输入信号的噪声。

由于CS1240内部自带有PGA电路，所以图2中所示的放大局部在本电路中不需要。PGA的增益一般设置为64或者128。参考电压输入可以直接接在电源和地上，因此不需要额外的参考电压。为了减小参考源的噪声，需要在参考源的输入端参加10uF的滤波电容，这个电容越靠近芯片越好。在电路正常工作以前，可以通过自纠正和系统纠正来纠正芯片和系统的增益误差以及失调误差来提高整个系统的精度。

CS1240通过SPI接口与MCU进展通讯。SPI接口为标准的四线SPI接口，包括片选信号CS、串行时钟SCLK、串行输入SDI和串行输出SDO。通过SPI接口，可以读写CS1240内的各个控制存放器和数据存放器。可以看出，整个电路只需极少量的外围元件(主要是一些起滤波作用的电容、电感以及电阻等无源器件)，实现起来非常简单。

在设计电路时需要注意的是，因为CS1240是数模混合芯片，为了防止数字局部的噪声对模拟电路造成影响，最好使用单独的数字电源和模拟电源，在电容的输入端要参加旁路电容来减少电源噪声对于电路的影响。在制作PCB板时，数字地和模拟地要分开，最后通过单点接触连接起来。

2．高精度电子秤设计方案

一般说来，传感器输出的电压值都非常小，根本上都是毫伏级甚至微伏级。在设计高精度电子秤时，需要外部放大电路来获得足够的增益。图4给出了高精度电子秤的电路原理图。

与图3显示的方案相比，这个电路主要是增加了由两个运算放大器(简称运放)及电阻RG和RF组成的放大电路。这个放大电路的增益为：

通过调节RG和RF的值，就可以获得所需要的增益，配合CS1240提供的最大128倍增益，可以将输入信号放大到所需要的幅度。

选择运放时要注意，由于输入信号的幅度很小，因此对运放的噪声性能和失调电压要求非常高，应选择低噪声、低失调的运算放大器。

本文小结

目前，电子秤正朝着小型化、高精度、智能化方向开展。CS1240采用外形为