電子稱工作原理
1.工作原理:電子秤的工作原理以電子元件(稱重傳感器,AD轉(zhuǎn)換電路,單片機(jī)電路,顯示電路,鍵盤電路,通訊接口電路,穩(wěn)壓電源電路等電路組成。
2.使用功能:電子秤采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)一體化的電子稱量裝置,才能滿足并解決現(xiàn)實生活中提出的"快速、準(zhǔn)確、連續(xù)、自動"稱量要求,同時有效地消除人為誤差,使之更符合法制計量管理和工業(yè)生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用要求。
3.電子秤是強(qiáng)制檢定的計量器具,他的合格產(chǎn)品是有檢定分度值e和細(xì)分值D的標(biāo)準(zhǔn),是受計量法保護(hù)的產(chǎn)品。
4.電子秤的分類:
1).按原理分:電子秤 機(jī)械秤 機(jī)電結(jié)合秤
2).按功能分:計數(shù)秤 計價秤 計重秤
3).按用途分:工業(yè)秤 商業(yè)秤 特種秤
4).按放置位置分類:桌面秤 指全稱量在30Kg以下的電子秤 臺秤: 指全稱量在30-300Kg以內(nèi)的電子秤 地磅: 指全稱量在300Kg以上的電子秤 4.精密天平
5).按度分類: I級: 特種天平 精密度≥1/10萬 II級: 2.高精度天平 1/1萬≤精密度<1/10萬 III級: 3.中精度天平 1/1000≤精密度<1/1萬 IV級: 普通秤 1/100≤精密度<1/1000
電子秤的原理方框圖解讀
*部分 電子秤的原理方框圖:
程式 K/B(按鍵)
↑ Fx → 傳感器 → OP放大 → A/D轉(zhuǎn)換 → CPU → 顯示驅(qū)動 → 顯示屏 記憶體
工作流程說明: 當(dāng)物體放在秤盤上時,壓力施給傳感器,該傳感器發(fā)生形變,從而使阻抗發(fā)生變化,同時使用激勵電壓發(fā)生變化,輸出一個變化的模擬信號。該信號經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到CPU運算控制。CPU根據(jù)鍵盤命令以及程序?qū)⑦@種結(jié)果輸出到顯示器。直至顯示這種結(jié)果。
第二部分 秤的分類: 1.按原理分:電子秤機(jī)械秤 機(jī)電結(jié)合秤 2.按功能分:計數(shù)秤 計價秤 計重秤 3.按用途分:工業(yè)秤商業(yè)秤 特種秤
第三部分 秤的種類: 1.桌面秤 指全稱量在30Kg以下的電子秤 2.臺秤 指全稱量在30-300Kg以內(nèi)的電子秤 3.地磅 指全稱量在300Kg以上的電子秤 4.精密天平
第四部分 按度分類: I級: 特種天平 精密度≥1/10萬 II級: 高精度天平 1/1萬≤精密度<1/10萬 III級: 中精度天平 1/1000≤精密度<1/1萬 IV級: 普通秤 1/100≤精密度<1/1000
第五部分 專業(yè)術(shù)語: 1.zui大稱量: 一臺電子秤不計皮重,所能稱量的zui大的載荷; 2.zui小稱量:一臺電子秤在低于該值時會出現(xiàn)的一個相對誤差; 3.安全載荷: 120%正常稱量范圍; 4.額定載荷: 正常稱量范圍; 5.允許誤差: 等級檢定時允許的zui大偏差; 6.感量: 一臺電子秤所能顯示的zui小刻度;通常用“d”來表示; 7.解析量: 一臺具有計數(shù)功能的電子秤,所能分辯的zui小刻度; 8.解析度: 一臺具有計數(shù)功能的電子秤,內(nèi)部具有分辯能力的一個參數(shù); 9.預(yù)熱時間:一臺秤達(dá)到各項指標(biāo)所用的時間; 10.精度: 感量與全稱量的比值; 11.電子秤使用環(huán)境溫度為: -10攝氏度 到 40攝氏度 12.臺秤的臺面規(guī)格: 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm
第六部分 電子秤的特點: 1.實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作; 2.實現(xiàn)自動化控制; 3.數(shù)字顯示直觀、減小人為誤差; 4.準(zhǔn)確度高、分辯率強(qiáng); 5.稱量范圍廣; 6.*功能:扣重、預(yù)扣重、歸零、累計、警示等; 7.維護(hù)簡單; 8.體積小; 9.安裝、校正簡單; 10.特種行業(yè),可接打印機(jī)或電腦驅(qū)動; 11.智能化電子秤,反應(yīng)快,效率高;
第七部分 電子秤檢查過程: 1.先整體檢查:有無磨損和損壞; 2.能否開機(jī):開機(jī)后是否從0到9依次顯示、數(shù)字是否模糊、能否歸零; 3.有無背光; 4.用砝碼測試能否稱重; 5.充電器是否完好,能否使用; 6.配件是否齊全;
第八部分 傳感器類型: 1.電阻式:價格適中、精度高、使用廣泛; 2.電容式:體積小、精度低; 3.磁浮式:特高精度、造價高; 4.油壓式:現(xiàn)市場上已淘汰; 顯示器種類: 1.LCD(液晶顯示):免插電、省電、附帶背光; 2.LED:免插電、耗電、很亮; 3.燈管:插電、耗電、很高; K/B(按鍵)類型: 1.薄膜按鍵:觸點式; 2.機(jī)械按鍵:由許多單按鍵組合在一起; 傳感器的特性: 1.額定載荷; 2.輸出靈敏度; 3.非線性; 4.滯后; 5.重復(fù)性; 6.蠕變; 7.零點輸出影響; 8.額定輸出溫度影響; 9.零點輸入; 10.輸入阻抗; 11.輸出阻抗; 12.緣阻抗; 13.容許激勵電壓;(5-18V)
第九部分 傳感器損壞后現(xiàn)象: 1.稱量不準(zhǔn); 2.顯示不歸零; 3.顯示的數(shù)字亂跳 判斷傳感器的+E、-E、+S、-S 1.先用電阻檔測4條線兩兩這間的電阻值,共有6組。如為400-450歐則為+E、-E;如果為350歐,則為+S、-S;為290歐,則為R橋臂; 2.在+E、-E端接上+_5V電壓,
傳感器正確施加一個壓力,如輸出+_S增大,則紅表筆為+S,反之-S;
第十部分 高精度計數(shù)秤特點: 1.Kg/Ib單位轉(zhuǎn)換功能; 2.零點顯示范圍、調(diào)整功能(GLH系列沒有) 3.取樣速度調(diào)節(jié)功能; 4.有10組單重記憶功能; 5.可同時進(jìn)行重量、數(shù)量、累計功能(GLH只有數(shù)量累計) 6.可設(shè)定重量、數(shù)量上限警示功能; 7.自動零點追蹤、溫度線性校正; 8.扣重及預(yù)扣重功能; 9.待機(jī)功能; 10.有零點顯示范圍和零點跟蹤范圍; 11.有電池電壓管制限制功能;
1 生產(chǎn)企業(yè)的原材料入廠檢斤[選用計重臺式電子秤,可以增加打印和電腦軟件管理功能];
2 生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)過程材料配比,混合加料重量控制[選用計重案秤或臺秤];
3 企業(yè)產(chǎn)品包裝分檢系統(tǒng),可以提高產(chǎn)品的合格率[選用檢重電子秤,可以增加打印和電腦軟件管理功能];
4 生產(chǎn)企業(yè)原料和產(chǎn)品的質(zhì)量化驗體系[選用高精度天平計重,可以選擇計量單位];
5 商品倉儲批發(fā)企業(yè)的入庫出庫計量[選用計重/計數(shù)電子秤,利用計數(shù)功能提高工作效率];
6 企業(yè)庫房承重系統(tǒng),[可以利用檢重,計數(shù)功能提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和降低勞動強(qiáng)度,利用打印和電腦軟件實現(xiàn)科學(xué)管理];
7 餐飲,商場,超市等服務(wù)行業(yè)稱重[選用計重電子秤,可以實現(xiàn)采購的物品重量準(zhǔn)確,降低各種漏洞帶來的經(jīng)濟(jì)損失];
8 快遞,貨運,物流行業(yè)進(jìn)行計量稱重管理[選用計重平臺秤,配合打印,大屏幕,電腦軟件管理,可以實現(xiàn)公平交易,提高企業(yè)誠信度];
9 科研部門利用電子稱重,可以提高計算的度,達(dá)到事半功倍的作用,利用RS-232數(shù)據(jù)實現(xiàn)程序共享; 10 現(xiàn)代化社會,任何行業(yè)都需要計量,精細(xì),準(zhǔn)確,穩(wěn)定,是電子稱重產(chǎn)品的核心技術(shù),電子秤技術(shù)性能的提高是全社會電子稱重計量普及的基礎(chǔ)。
一、名詞解釋
利用作用于物體上的重力來測量該物體質(zhì)量(重量)的計量儀器,裝有電子裝置的秤為電子秤。
二、工作原理
秤重物品經(jīng)由裝在機(jī)構(gòu)上的重量傳感器,將重力轉(zhuǎn)換為電壓或電流的模擬訊號,經(jīng)放大及濾波處理后由A/D處理器轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號,數(shù)字訊號由中央處理器(CPU)運算處理,而周邊所須要的功能及各種接口電路也和CPU連接應(yīng)用,zui后由顯示屏幕以數(shù)字方式顯示。
買個壓力傳感器,然后根據(jù)量程設(shè)計合適的平衡電橋(單、雙臂都可以),然后用電流表測電流,改表盤能夠得到很簡單的指針式電子秤。用AD模塊采樣傳感器串聯(lián)的電阻兩端的電壓,用單片機(jī)計算并驅(qū)動顯示。也有相應(yīng)的模塊。
核心原件:應(yīng)變片,一個金屬構(gòu)架上貼著盤繞著金屬絲的貼片。
稱重時,金屬構(gòu)架受力形變,貼片上的金屬絲也隨著被拉長或縮短,金屬絲電阻因此改變,通過測量金屬絲的電阻變化,得到所稱重物的數(shù)據(jù)。
金屬絲的形變得到的電參數(shù),經(jīng)過放大電路,調(diào)零電路,模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換),譯碼電路后驅(qū)動數(shù)碼管顯示出數(shù)字。
電阻應(yīng)變式稱重傳感器(0-300克)
電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理
機(jī)械磅秤是利用杠桿位移原理秤量被測物體的質(zhì)量,它是一種模擬測量,所以顯示值誤差很大。電子衡器是利用傳感器測量原理,它是把外部的壓力通過傳感器的彈性梁變形使之貼在上面的應(yīng)變片發(fā)生阻值變化,在激勵電壓的作用下,輸出與被測物成正比的模擬的電信號,給AD電路。
電子衡器的AD電路,它把傳感器送來的模擬信號進(jìn)行調(diào)制、放大、濾波、取樣、積分,輸出穩(wěn)定的數(shù)字信號,送給中央微處理器(CPU),由CPU控制內(nèi)部的工作程序通過顯示電路,顯示出被測物重量值。
秤量的標(biāo)定,是由量值(法定砝碼)的質(zhì)量,輸出的數(shù)字碼(BCD碼)與CPU內(nèi)部程序存儲器所編制的程序校準(zhǔn)碼一致時,便可完成秤量標(biāo)定。模擬衡器是靠標(biāo)準(zhǔn)砝碼直接標(biāo)定,技術(shù)含量低,容易作假(取決于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量)。電子衡器的秤量標(biāo)定需要標(biāo)準(zhǔn)砝碼,但還需要標(biāo)定密碼。標(biāo)定密碼由衡器生產(chǎn)廠家掌握,它是嚴(yán)格保密的。
電子衡器的非法標(biāo)定是利用標(biāo)準(zhǔn)砝碼的質(zhì)量值與校準(zhǔn)程序的校準(zhǔn)碼值的允許范圍來進(jìn)行的,因為校準(zhǔn)數(shù)碼值是有一定范圍空間的(例如zui大秤量150kg的電子秤,它的50kg內(nèi)碼值是在12000~18000范圍內(nèi)都可以標(biāo)定為50kg顯示值。如果標(biāo)定砝碼實際質(zhì)量是49kg標(biāo)定出的顯示值是50kg,那么該電子秤顯示150kg時它的實際重量是147kg。這種秤在市場貿(mào)易中就會造成什么后果,不言而喻。
這就是法制計量在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性。
*部分 電子秤的原理方框圖:
程式 K/B(按鍵) ↑ Fx → 傳感器 → OP放大 → A/D轉(zhuǎn)換 → CPU → 顯示驅(qū)動 → 顯示屏 ↓ 記憶體
工作流程說明: 當(dāng)物體放在秤盤上時,壓力施給傳感器,該傳感器發(fā)生形變,從而使阻抗發(fā)生變化,同時使用激勵電壓發(fā)生變化,輸出一個變化的模擬信號。該信號經(jīng)放大電路放大輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換成便于處理的數(shù)字信號輸出到CPU運算控制。CPU根據(jù)鍵盤命令以及程序?qū)⑦@種結(jié)果輸出到顯示器。直至顯示這種結(jié)果。
第二部分 秤的分類: 1.按原理分:電子秤 機(jī)械秤 機(jī)電結(jié)合秤 2.按功能分:計數(shù)秤 計價秤 計重秤 3.按用途分:工業(yè)秤 商業(yè)秤 特種秤
第三部分 秤的種類: 1.桌面秤 指全稱量在30Kg以下的電子秤 2.臺秤 指全稱量在30-300Kg以內(nèi)的電子秤 3.地磅 指全稱量在300Kg以上的電子秤 4.精密天平
第四部分 按度分類: I級: 特種天平 精密度≥1/10萬 II級: 高精度天平 1/1萬≤精密度<1/10萬 III級: 中精度天平 1/1000≤精密度<1/1萬 IV級: 普通秤 1/100≤精密度<1/1000
第五部分 專業(yè)術(shù)語: 1.zui大稱量: 一臺電子秤不計皮重,所能稱量的zui大的載荷; 2.zui小稱量:一臺電子秤在低于該值時會出現(xiàn)的一個相對誤差; 3.安全載荷: 120%正常稱量范圍; 4.額定載荷: 正常稱量范圍; 5.允許誤差: 等級檢定時允許的zui大偏差; 6.感量: 一臺電子秤所能顯示的zui小刻度;通常用“d”來表示; 7.解析量: 一臺具有計數(shù)功能的電子秤,所能分辯的zui小刻度; 8.解析度: 一臺具有計數(shù)功能的電子秤,內(nèi)部具有分辯能力的一個參數(shù); 9.預(yù)熱時間:一臺秤達(dá)到各項指標(biāo)所用的時間; 10.精度: 感量與全稱量的比值; 11.電子秤使用環(huán)境溫度為: -10攝氏度 到 40攝氏度 12.臺秤的臺面規(guī)格: 25cm X 30cm 30cm X 40cm 40cm X 50cm 42cm X 52cm 45cm X 60cm
第六部分 電子秤的特點: 1.實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作; 2.實現(xiàn)自動化控制; 3.數(shù)字顯示直觀、減小人為誤差; 4.準(zhǔn)確度高、分辯率強(qiáng); 5.稱量范圍廣; 6.*功能:扣重、預(yù)扣重、歸零、累計、警示等; 7.維護(hù)簡單; 8.體積小; 9.安裝、校正簡單; 10.特種行業(yè),可接打印機(jī)或電腦驅(qū)動; 11.智能化電子秤,反應(yīng)快,效率高;
第七部分 電子秤檢查過程: 1.先整體檢查:有無磨損和損壞; 2.能否開機(jī):開機(jī)后是否從0到9依次顯示、數(shù)字是否模糊、能否歸零; 3.有無背光; 4.用砝碼測試能否稱重; 5.充電器是否完好,能否使用; 6.配件是否齊全;
第八部分 傳感器類型: 1.電阻式:價格適中、精度高、使用廣泛; 2.電容式:體積小、精度低; 3.磁浮式:特高精度、造價高; 4.油壓式:現(xiàn)市場上已淘汰; 顯示器種類: 1.LCD(液晶顯示):免插電、省電、附帶背光; 2.LED:免插電、耗電、很亮; 3.燈管:插電、耗電、很高; K/B(按鍵)類型: 1.薄膜按鍵:觸點式; 2.機(jī)械按鍵:由許多單按鍵組合在一起; 傳感器的特性: 1.額定載荷; 2.輸出靈敏度; 3.非線性; 4.滯后; 5.重復(fù)性; 6.蠕變; 7.零點輸出影響; 8.額定輸出溫度影響; 9.零點輸入; 10.輸入阻抗; 11.輸出阻抗; 12.緣阻抗; 13.容許激勵電壓;(5-18V)
第九部分 傳感器損壞后現(xiàn)象: 1.稱量不準(zhǔn); 2.顯示不歸零; 3.顯示的數(shù)字亂跳判斷傳感器的+E、-E、+S、-S 1.先用電阻檔測4條線兩兩這間的電阻值,共有6組。如為400-450歐 則為+E、-E;如果為350歐,則為+S、-S;為290歐,則為R橋臂; 2.在+E、-E端接上+_5V電壓,傳感器正確施加一個壓力,如輸出+_S增大,則紅表筆為+S,反之-S;
第十部分 高精度計數(shù)秤特點: 1.Kg/Ib單位轉(zhuǎn)換功能; 2.零點顯示范圍、調(diào)整功能(GLH系列沒有) 3.取樣速度調(diào)節(jié)功能; 4.有10組單重記憶功能; 5.可同時進(jìn)行重量、數(shù)量、累計功能(GLH只有數(shù)量累計) 6.可設(shè)定重量、數(shù)量上限警示功能; 7.自動零點追蹤、溫度線性校正; 8.扣重及預(yù)扣重功能; 9.待機(jī)功能; 10.有零點顯示范圍和零點跟蹤范圍; 11.有電池電壓管制限制功能;
壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件,擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時,各電阻值將發(fā)生變化,電橋就會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。
用作壓阻式傳感器的基片(或稱膜片)材料主要為硅片和鍺片,硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視,尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用zui為普遍。
傳感器的靈敏度
靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。
它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系,則靈敏度S是一個常數(shù)。否則,它將隨輸入量的變化而變化。
靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如,某位移傳感器,在位移變化1mm時,輸出電壓變化為200mV,則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。
當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時,靈敏度可理解為放大倍數(shù)。
提高靈敏度,可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高,測量范圍愈窄,穩(wěn)定性也往往愈差。
傳感器常用術(shù)語
1.傳感器
能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。通常有敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。
① 敏感元件是指傳感器中能直接(或響應(yīng))被測量的部分。
?、?轉(zhuǎn)換元件指傳感器中能較敏感元件感受(或響應(yīng))的北側(cè)量轉(zhuǎn)換成是與傳輸和(或)測量的電信號部分。
?、?當(dāng)輸出為規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)信號時,則稱為變送器。
2.測量范圍
在允許誤差限內(nèi)被測量值的范圍。
3. 量程
測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。
4. 度
被測量的測量結(jié)果與真值間的一致程度。
5.從復(fù)性
在所有下述條件下,對同一被測的量進(jìn)行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度:
相同測量方法:
相同觀測者:
相同測量儀器:
相同地點:
相同使用條件:
在短時期內(nèi)的重復(fù)。
6. 分辨力
傳感器在規(guī)定測量范圍圓可能檢測出的被測量的zui小變化量。
7. 閾值
能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的被測量的zui小變化量。
8. 零位
使輸出的值為zui小的狀態(tài),例如平衡狀態(tài)。
9. 激勵
為使傳感器正常工作而施加的外部能量(電壓或電流)。
10. zui大激勵
在一定內(nèi)條件下,能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的zui大值。
11. 輸入阻抗
在輸出端短路時,傳感器輸入的端測得的阻抗。
12. 輸出
有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關(guān)系的電量。
13. 輸出阻抗
在輸入端短路時,傳感器輸出端測得的阻抗。
14. 零點輸出
在市內(nèi)條件下,所加被測量為零時傳感器的輸出。
15. 滯后
在規(guī)定的范圍內(nèi),當(dāng)被測量值增加和減少時,輸出中出現(xiàn)的zui大差值。
16. 遲后
輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。
17. 漂移
在一定的時間間隔內(nèi),傳感器輸出于被測量無關(guān)的不需要的變化量。
18. 零點漂移
在規(guī)定的時間間隔及室內(nèi)條件下零點輸出時的變化。
19. 靈敏度
傳感器輸出量的增量與相應(yīng)的輸入量增量之比。
20. 靈敏度漂移
由于靈敏度的變化而引起的校準(zhǔn)曲線斜率的變化。
21.熱靈敏度漂移
由于靈敏度的變化而引起的靈敏度漂移。
22. 熱零點漂移
由于周圍溫度變化而引起的零點漂移。
23. 線性度
校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線一致的程度。
24. 非線性度
校準(zhǔn)曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。
25.長期穩(wěn)定性
傳感器在規(guī)定的時間內(nèi)仍能保持不超過允許誤差的能力。
26. 固有憑率
在無阻力時,傳感器的自由(不加外力)振蕩憑率。
27. 響應(yīng)
輸出時被測量變化的特性。
28.補償溫度范圍
使傳感器保持量程和規(guī)定限內(nèi)的零平衡所補償?shù)臏囟确秶?span lang="EN-US">
29. 蠕變
當(dāng)被測量機(jī)器多有環(huán)境條件保持恒定時,在規(guī)定時間內(nèi)輸出量的變化。
30. 緣電阻
如無其他規(guī)定,指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時,從傳感器規(guī)定緣部分之間測得的電阻值。
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一、稱重傳感器的基本知識
1. 定義:GB/T7551-1997《稱重傳感器》
考慮到使用地點的重力加速度(g)和空氣浮力(f)的影響后,通過把其中一種被測量(質(zhì)量)轉(zhuǎn)換成另外一種被測量(輸出)來測量質(zhì)量的力傳感器。
被測量(質(zhì)量) 稱重傳感器 輸出
2. 組成
敏感元件+傳感元件+測量電路
其中:敏感元件——電阻應(yīng)變計; 傳感元件——彈性體; 測量電路——惠斯通電橋
二、電阻應(yīng)變計工作原理
以金屬材料為轉(zhuǎn)換元件的電阻應(yīng)變計,其轉(zhuǎn)換原理是基于金屬電阻絲的電阻——應(yīng)變效應(yīng)。
所謂應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體(電阻絲)的電阻值隨變形(伸長或縮短)而發(fā)生改變的一種物理現(xiàn)象。如下圖所示:
1. 受力前(F=0)電阻值
R=ρ*L/S (1)
式中R——金屬絲的電阻(Ω); ρ——金屬絲的電阻率(Ω*M);
L——金屬絲的長度(m); S——金屬絲的橫截面積(m2)(πD2/4)
D——金屬絲的直徑(m)
2. 受力后(F>0)電阻變化值
⊿R=R*Kε (2)
式中⊿R——電阻變化量; R——原始電阻值;
K——應(yīng)變計的靈敏系數(shù); ε——軸向應(yīng)變
結(jié)論:金屬絲拉伸,電阻值增加;
金屬絲壓縮,電阻值減小
3. 幾種常見的電阻應(yīng)變計外形
4. 電阻應(yīng)變計的組成部分
5. 我公司常用應(yīng)變計的阻值(Ω)
350;700;1000
三、稱重傳感器的工作原理
1. 兩個典型的力學(xué)模型
當(dāng)F>0時,R1、R3被拉伸,阻值增大;R2、R4被壓縮,阻值減小。
2. 惠斯頓電橋
在應(yīng)變計的電測技術(shù)中,應(yīng)用zui廣泛的測量電路是惠斯通電橋電路。測量電橋由于具有靈敏度高、測量范圍寬、電路結(jié)構(gòu)簡單、精度高、容易實現(xiàn)溫度補償?shù)葍?yōu)點,因此能很好地滿足應(yīng)變測量的要求。
電橋根據(jù)電源的性質(zhì)分直流電橋和交流電橋兩種,當(dāng)Ui為直流時該電橋為直流電橋。電橋電路如上圖所示,它的四個橋臂由R1、R2、R3、R4組成。
1) 直流電橋的電壓輸出
根據(jù)分壓原理,從D-A-C半橋來看,從D經(jīng)A到C的電壓降為Ui,通過R1、R2的電流
I1=Ui/(R1+R2) (1)
R2上的電壓降為I1R2,代入(1)得
UAC=Ui*R2/(R1+R2) (2)
同樣,D-B-C半橋的電壓降也是Ui,R3上的電壓降為:
UBC=Ui*R3/(R3+R4) (3)
則輸出電壓UO是UBC與UAC之間的差,即
R1R3-R2R4
UO=UBC-UAC= Ui (4)
(R1+R2)(R3+R4)
由(4)可知,當(dāng)橋臂電阻滿足如下條件時,即
R1R3=R2R4 (5)
電橋的輸出電壓UO=0,電橋處于平衡狀態(tài)。
為了保證測量的準(zhǔn)確性,在實測之前應(yīng)使電橋平衡(置零),這樣輸出電壓只與應(yīng)變計感受應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。
2) 按上述力學(xué)模型解釋:
當(dāng)F=0時,R1R3=R2R4;U0=0;
當(dāng)F>0時,R1、R3增加,R2、R4減小,U0>0。
若欲得到與上述電信號相反的結(jié)果時,只需將A與C(或B與D)之間的電源正、負(fù)互換即可。
3) 當(dāng)橋臂電阻的阻值發(fā)生變化時,電橋的輸出電壓也隨著發(fā)生變化,當(dāng)⊿R<<R時,其輸出電壓與電阻變化率⊿R/R(或應(yīng)變ε)成線性關(guān)系。
我們在選擇稱重傳感器時,傳感器的說明書會有很多參數(shù)向我們說明這種傳感器的性能指,其中的抗干擾的,受溫度漂移影響的。還有精度的。
其中有一個參數(shù)叫靈敏度,它一般是向如下這么標(biāo)注的:
靈敏度 2±0.002(mv/v)
這個靈敏度是什么意思呢?這是傳器的一個重要性能指標(biāo),當(dāng)然其它指標(biāo)也很重要,但在我們選擇傳感器要使用時,這個指標(biāo)會直接影響到使用。其實它的意思是,傳感器在受到額定的拉力(如果滿量程是200KG的,它的額定拉力就是200KG)做用下,在激勵電壓(也叫供橋電壓,輸入電壓)是1v的情況下,它的兩個輸出端會有2mv的壓力變化。當(dāng)然實際工作時激勵電壓會大于1v,一般為10v到12v。如果一個200KG的傳感器,它的靈敏度是2±0.002(mv/v),它的激勵電壓是10v,那么在200KG拉力作用下,輸出端的壓力變化就是2*10=20mv。我們在選擇傳感器的時候,往往是三個或四個同時并聯(lián)使用的,必須要求每個傳感器的靈敏度要相同才能同時使用。如果不相同的會使整個秤不準(zhǔn),把一個東西放在同一個秤的不同地方會顯示不同的重量。如果在更換損壞的傳感器時,也要找到靈敏度和量程相同的傳感器,其它的指標(biāo)可以忽略,只要這兩項指標(biāo)相同,就是不同廠家的傳感器放在一起用也可以