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淺談數(shù)字式稱重傳感器的優(yōu)越性
來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2012/11/12

   數(shù)字式傳感器和數(shù)字式儀表技術(shù)的發(fā)展已逐漸成為稱重技術(shù)領(lǐng)域的新寵,其以調(diào)試簡便高效、適應(yīng)現(xiàn)場能力強(qiáng)等優(yōu)勢正在稱重技術(shù)領(lǐng)域嶄露頭角。以前首秦公司使用的均為模擬式傳感器,現(xiàn)在汽車衡及靜態(tài)軌道衡已經(jīng)全部更新為數(shù)字式傳感器。

  一、數(shù)字式汽車衡與模擬式汽車衡的區(qū)別

  數(shù)字式汽車衡因?yàn)椴捎脭?shù)字稱重技術(shù),構(gòu)成方式與傳統(tǒng)的模擬汽車衡存在較大差異。首先,數(shù)字式汽車衡的儀表(或計(jì)算機(jī))和傳感器之間的接口屬于數(shù)字通信接口(一般為RS485通信方式),儀表直接接收的是傳感器送出的數(shù)字信號,傳輸線長度可達(dá)1200m。而普通的模擬式汽車衡儀表和傳感器之間的接口屬于模擬接口。儀表首先接收傳感器的模擬信號,然后再對其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后才能進(jìn)一步處理,傳輸距離一般為(20~30)m。其次,由于數(shù)字式汽車衡接收的是數(shù)字信號, 調(diào)整角差時(shí)直接在儀表中通過軟件來處理,而不像模擬式汽車衡那樣,需要調(diào)整接線盒中的電位器來達(dá)到調(diào)整角差的目的。這些明顯的差異, 決定了數(shù)字式汽車衡在安裝調(diào)試時(shí)存在諸多優(yōu)越于模擬式汽車衡的地方,在安裝和使用上更加便利。

  二、數(shù)字式傳感器及其特點(diǎn)

  數(shù)字式傳感器系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電阻應(yīng)變式傳感器基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)代微電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)集成而發(fā)展起來的一種新型電子稱重技術(shù)。它是由模擬傳感器(電阻應(yīng)變式)和數(shù)字化轉(zhuǎn)換模塊兩部分組成的。數(shù)字模塊由高度集成化的電子電路,采用SMT表面貼裝技術(shù)制成,主要包括放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、接口電路(RS485)和數(shù)字化溫度傳感器等。它具有以下特點(diǎn):

  首先, 數(shù)字式傳感器采用集成化的A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字化信號傳輸和數(shù)字濾波技術(shù),傳感器的信號傳輸距離較遠(yuǎn),可達(dá)1200m,抗干擾能力強(qiáng),數(shù)字傳感器內(nèi)模擬信號的傳輸距離極短,同時(shí)傳感器外殼(彈性體)本身又是一個(gè)良好的屏蔽罩,僅這兩個(gè)特點(diǎn)就決定了其抗干擾能力的優(yōu)勢,在很大程度上提高了傳感器的穩(wěn)定性。

  其次,保密性好,具有防作弊功能,能有效防止遙控器作弊,一旦發(fā)現(xiàn)就會(huì)自動(dòng)采取出錯(cuò)報(bào)警,有力保障了數(shù)據(jù)的安全性與準(zhǔn)確性。使用模擬式傳感器的汽車衡被安裝作弊器的情況比較普遍,首秦公司周圍的幾家有模擬式汽車衡的公司幾乎全被安裝過作弊器,造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。由于作弊器本身體積小,加之安裝極其簡便,因此不容易被發(fā)現(xiàn),給計(jì)量數(shù)據(jù)的安全性造成了極大的隱患,F(xiàn)在首秦公司的大型貿(mào)易衡器(除動(dòng)態(tài)軌道衡外)已經(jīng)全部進(jìn)行了數(shù)字化改造,成為數(shù)字式汽車衡,從而使計(jì)量數(shù)據(jù)的安全性得到了良好的保障,也更好地維護(hù)了首秦公司的經(jīng)濟(jì)利益。

  第三, 由于數(shù)字式傳感器具有自動(dòng)采集預(yù)處理、存貯和記憶功能,并具有唯一標(biāo)記,多只傳感器并聯(lián)組秤后可分別檢查每個(gè)傳感器的狀態(tài),便于故障診斷。首秦公司現(xiàn)在使用的數(shù)字式傳感器為大和公司生產(chǎn)的YCCA-Ⅱ-D型,單只傳感器承載量為50000kg。最初,首秦公司的汽車衡及軌道衡所使用的均為模擬式傳感器,設(shè)備工作狀態(tài)不穩(wěn)定,每次出現(xiàn)問題很難判斷是哪一只傳感器有問題,只能通過打開接線盒檢查每一根傳感器的信號情況,用排除法逐個(gè)進(jìn)行檢查,花費(fèi)很長時(shí)間才能找到有問題的傳感器。問題解決后還要聯(lián)系質(zhì)監(jiān)局的檢定人員進(jìn)行檢定,檢定費(fèi)用從正常的一年兩次也變?yōu)槎啻,人力、物力、?cái)力都造成了很大的浪費(fèi),最重要的是給公司的正常生產(chǎn)帶來了負(fù)面影響。自從進(jìn)行了數(shù)字化的改造以后,以前出現(xiàn)過的諸多問題都已經(jīng)解決,設(shè)備狀態(tài)良好,運(yùn)行比較穩(wěn)定,即使在二期工程投產(chǎn)后,公司每日的進(jìn)料量比以前增加了1倍的情況下, 數(shù)字式傳感器的狀態(tài)仍非常穩(wěn)定,沒有出現(xiàn)過任何問題,充分證明了數(shù)字式傳感器的優(yōu)越性能及其在實(shí)際生產(chǎn)中起到的重要作用。

  三、數(shù)字接線盒

  數(shù)字接線盒是英文Digital J-Box的中文名稱,沿用了模擬傳感器的“J-BOX”接線盒名稱。模擬傳感器的接線盒是真正起接線作用的器件,而一般數(shù)字接線盒除沒有顯示功能外,包含了稱重顯示器的基本功能:放大、數(shù)/模變換和數(shù)據(jù)傳輸,數(shù)字接線盒也可視為沒有顯示器的稱重顯示器。另外,現(xiàn)今的一些數(shù)字接線盒也可顯示稱重值。因此,數(shù)字接線盒和稱重顯示器并無明確的界線。但與工業(yè)中使用的稱重控制儀相比, 數(shù)字接線盒只有通信接口,而沒有控制信號的輸入口和輸出口,只通過通信接口RS485或RS232連到專用的顯示器或計(jì)算機(jī)。數(shù)字接線盒和數(shù)字傳感器的出現(xiàn),雖然從表面上看與過去的模擬結(jié)構(gòu)沒有多大區(qū)別,但在理念上確有進(jìn)步。

  四、分析與討論

  數(shù)字系統(tǒng)可以得到每只傳感器的原始稱重信號,并可對每一傳感器各自尋址。這樣可對每一只傳感器的稱重狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和分析,實(shí)現(xiàn)了在線故障的檢測;在不影響校準(zhǔn)的情況下更換傳感器;以及在多只傳感器系統(tǒng)中,當(dāng)有一只傳感器發(fā)生故障時(shí),仍可根據(jù)該傳感器以往的信息,在不更換該傳感器的情況下,使系統(tǒng)在保證一定準(zhǔn)確度的情況下繼續(xù)工作。這對配料系統(tǒng)的情況具有很重要的意義,而這些功能是將傳感器并聯(lián)使用的模擬系統(tǒng)所不能實(shí)現(xiàn)的。

  數(shù)字系統(tǒng)的最主要的特點(diǎn):第一,每只傳感器具有各自的地址, 可通過RS485等通信接口查詢單個(gè)傳感器的工作狀態(tài)。第二,可以直接獲得每只傳感器的原始輸出信號,而不是得到一個(gè)由多只傳感器并聯(lián)組合在一起的無物理量相對應(yīng)的未知模擬信號。正是有了這兩大特點(diǎn),才使數(shù)字系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了探測、辨認(rèn)、診斷等“智能”化功能。第三,能對傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的軟件補(bǔ)償(如溫度、線性、蠕變等)。從原理上講,只要傳感器的穩(wěn)定性好,就可以經(jīng)過軟件實(shí)現(xiàn)理想的補(bǔ)償。這種方法在對傳感器的補(bǔ)償方面早已得到證明,因此可將傳感器的制造精力主要放在穩(wěn)定性上。

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