稱重傳感器的原理及應(yīng)用
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2．傳感器在商用電子秤中的應(yīng)用
目前，商用電子計價秤的使用非常普及，逐漸會取代傳統(tǒng)的桿稱和機(jī)械案秤。電子計價秤在秤臺結(jié)構(gòu)上有一個顯著的特點(diǎn)：一個相當(dāng)大的秤臺，只在中間裝置一個專門設(shè)計的傳感器來承擔(dān)物料的全部重量，如圖3所示。常用的電子計價秤傳感器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中圖4（a）為雙連橢圓孔彈性體，秤盤用懸臂梁端部上平面的兩個螺孔緊固；圖4（b）為梅花型四連孔彈性體，秤盤用懸臂梁端部側(cè)面的三個螺孔堅(jiān)固，中間支桿上粘貼補(bǔ)償用的應(yīng)變片。這兩種形式的傳感器，在計價秤中用得最多。圖4（c）為三梁式彎曲彈性體，采樣彎曲應(yīng)力，對重量反應(yīng)敏感，宜用來制作小稱量計價秤。圖4（d）為三梁式剪切彈性體，采樣中間敏感梁的剪切應(yīng)力，宜用來制作幾百公斤稱量范圍計價秤。
圖3 計價秤內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
圖4 計價秤用彈性體結(jié)構(gòu)用這些復(fù)梁型高精度傳感器來支承一個大的稱重平臺，被稱重物又可能放置在任何稱臺的任意位置上，必然會產(chǎn)生四角示值誤差，對圖4（a），（b）兩種結(jié)構(gòu)形式的傳感器，可通過銼磨的形式進(jìn)行角差修正。對圖4(c)，(d)，它有上下兩根局部削弱的柔性輔助梁，使傳感器對側(cè)向力、橫向力和扭轉(zhuǎn)力矩具有很強(qiáng)的抵抗能力，可以通過銼磨輔助梁的柔性部位來調(diào)整傳感器的靈敏系數(shù)和四角誤差。圖5為一種商用電子計價秤的電路框圖。傳感器采用的是圖4（b）所示的梅花型四連孔結(jié)構(gòu)，該秤具有置零、自動清除單價、零位自動跟蹤、自動去皮、次數(shù)累計和金額累計、打印輸出等功能，7段綠色熒光數(shù)碼管顯示，使用十分方便。
圖5 電子計價秤的電路框圖圖6是采用CHBL3型號S型雙連孔彈性體稱重傳感器制作的便攜式家用電子手提秤的原理圖，由稱重傳感器、放大電路、A/D轉(zhuǎn)換和液晶顯示四部分組成。圖中，E為9V的疊層電池，R1-R4是稱重傳感器的4個電阻應(yīng)變片，R5、R6與W1組成零點(diǎn)調(diào)整電路。當(dāng)載荷為零時，調(diào)節(jié)RW1使液晶顯示屏顯示為零。A1，A2為雙運(yùn)放集成電路LM358中的兩個單元電路，組成了一個對稱的同相放大器，A/D轉(zhuǎn)換器采用ICL7106雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，液晶顯示采用3 1/2液晶顯示片。該電子秤精度高，簡單實(shí)用，攜帶方便。
稱重傳感器是一種高精度的傳感器，必須按規(guī)定的規(guī)格使用。若不按規(guī)定的規(guī)格使用，不僅不能發(fā)揮稱重的作用，而且容易損壞，尤其是絕對不準(zhǔn)超過負(fù)荷安全值使用。
圖6 手提秤的電路框圖對于因溫度變化對橋接零點(diǎn)和輸出，靈敏度的影響，即使采用同一批應(yīng)變片，也會因應(yīng)變片之間稍有溫度特性之差而引起誤差，所以對要求精度較高的傳感器，必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償，解決的方法是在被粘貼的基片上采用適當(dāng)溫度系數(shù)的自動補(bǔ)償片，并從外部對它加以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
非線性誤差是傳感器特性中最重要的一點(diǎn)。產(chǎn)生非線性誤差的原因很多，一般來說主要是由結(jié)構(gòu)設(shè)計決定，通過線性補(bǔ)償，也可得到改善。
滯后和蠕變是關(guān)于應(yīng)變片及粘合劑的誤差。由于粘合劑為高分子材料，其特性隨溫度變化較大，所以稱重傳感器必須在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用。
在露天下使用傳感器，還應(yīng)考慮陽光直射產(chǎn)生的溫度影響和風(fēng)壓的影響。(end)
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