1、傳感器與自動檢測技術課程設計專業:電氣工程及其自動化 目錄第一章，設計方案介紹設計設計要求稱重系統框圖第二章汽車電子秤的設計稱重系統的結構組成稱重車身設計稱重系統的主要技術參數03部件的選擇電子秤的具體設計電子秤的安裝第3章電子秤的調試和驗證電子秤的調試電子秤的檢定第四章電子秤的操作與維護電子秤的操作維護保養故障分析第5章，設計評審經驗之談參考文獻第一章設計方案簡介汽車衡，又稱地磅，是工廠、礦山和商業中用于測量散裝貨物的主要稱重設備。20世紀80年代以前，普通汽車衡一般是利用杠桿原理純機械構造的機械汽車衡，也稱為機械地磅。20世紀80年代中期，隨著高精度稱重傳感器技術的成熟，機械地磅逐漸被精度

2、高、穩定性好、操作方便的電子汽車衡所取代。汽車衡的標準配置主要由承重傳力機構(秤體)、高精度稱重傳感器和稱重顯示儀表三個主要部分組成，這樣就可以完成汽車衡的基本稱重功能。根據不同用戶的要求，可選擇打印機、大屏幕顯示器和計算機管理系統，以滿足更高層次的數據管理和傳輸的需要。高精度稱重傳感器是汽車衡的核心部件，起著將重量值轉換成相應的可測電信號的作用。它的質量直接關系到整個秤的質量。一.設計能力1.設計一臺100噸汽車電子秤；2.稱重設計；3.傳感器選擇；4.掌握電子秤的設計、組裝和調試方法；5.采用電阻應變傳感器；二、設計要求1.測量周長:100噸左右；2.輸出信號的處理；三。稱重系統框圖第二章

3、汽車電子秤的設計稱重系統的結構組成汽車電子秤主要由稱重平臺、稱重傳感器、連接件、限位裝置、稱重顯示器和接線盒等組成。也可以選擇打印機、大屏幕顯示器、電腦、穩壓電源等外接設備。規模的設計1.稱重設計圖如下:2.稱重系統組成序列號的描述列表如下:序列號名字量解釋序列號名字量解釋一個稱重平臺2六計算機一個可選配件2限位裝置2七指示儀器一個三傳感器六八大屏幕一個可選配件四接線盒2九打印機一個可選配件五連接鍵六10穩壓電源一個可選配件三。稱重系統主要技術參數1.汽車衡主要技術參數(1)最大稱量:100T(2)(臺面尺寸:3.418m(3)精度等級:三級)3 W6 Q6 P- H- z T |，k3 n-

4、 j0-500e 0.5e (0-20T 20kg)$ u(w 3 A $ D500-2000e 1e(20-80噸40公斤)；P* D- r. T！p2000e 1.5e (80T 60kg)(4)()()最大分度:n=3000& r& y# _，y6 |- U9 D$ x，y o0 D(5)檢定分度:E = 40kg+W&R D/M-E () (6)顯示分度:D. RH (8)相對濕度小于95%的電源:220VAC(-7%+7%) 50Hzv# 2 w1 c5 K(9)具有調零、自動零點跟蹤、斷電數據保護、故障自診斷等功能2.傳感器的主要技術指標(1)最大量程:20T(2)()()靈敏度:

5、2mV/V(3)綜合誤差:0.03% j: u.w+w5c+k # r8 e2n (4)安全過載:150%(5)輸入阻抗:375 1 (6(8)安全側載荷:100%(9)極端過載:400%(10)個傳感器:6個四。組件選擇1.稱重傳感器的選擇該測壓元件是電阻應變儀測壓元件。電阻式稱重傳感器就是基于這個原理:彈性體(彈性元件，敏感梁)在外力作用下發生彈性變形，使附著在其表面的電阻應變片(轉換元件)也發生變形。電阻應變片變形后，其電阻值會發生變化(增大或減小)，然后電阻的變化會被相應的測量電路轉換成電信號(電壓或電流)，從而完成外力轉換成電信號的過程。 HYPERLINK ./%20%20%20%

6、20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S電阻應變式傳感器 電阻應變式傳感器稱重范圍為300g至數千kg，測量精度為1/1000 1/10000。結構簡單，可靠性好。最 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S電子衡器 電子衡器使用這個傳感器。選擇稱重傳感器時，應考慮許多因素。在實際使用中，主要考慮以下幾個因素。此外，靈敏度、最大分裂度、最小值 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTi

7、tle.e%3Fsp=S檢定分度值 檢定分度值等等，也是選擇傳感器時必須考慮的指標。(1)傳感器的數量和范圍根據電子秤的用途和電子秤需要支持的點數來選擇傳感器的數量(支持點數應基于電子秤的幾何形狀。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S重心 重心以及重心與實際重心重合的原理)。一般來說，秤體有幾個支撐點時，選用幾個傳感器。傳感器的量程選擇可以通過對秤的最大稱量值、選用的傳感器數量、秤的重量、最大偏載和動載系數的綜合評價來確定。一般來說，傳感器的測量范圍越接近分配給每個傳感器的負載，稱重精度越高。然

8、而，在實際使用中，由于施加在傳感器上的載荷包括秤的自重、皮重、偏心載荷、振動和沖擊等。，應考慮許多因素以確保傳感器的安全性和壽命。這里有一個經過大量實驗驗證的。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S經驗公式 經驗公式。公式如下:C=K0K1K2K3(Wmax+W)/Nc型是單個傳感器的額定范圍。秤的自重wmax-稱重物體的最大凈重n秤體采用的支撐點數量0-保險系數，一般在1.2-1.3之間。K1沖擊系數K2稱重體重心偏移系數K3風壓系數所以這個實驗要選擇100t的量程。(2)傳感器精度等級的選擇稱

9、重傳感器的精度等級包括傳感器的非線性、蠕變、重復性、遲滯和靈敏度等技術指標。在選擇時，不要盲目追求高檔傳感器，要考慮電子秤的精度水平和成本。一般來說，所選傳感器的總精度是非線性、不重復、遲滯三個指標之和，均方根值略高于刻度的精度。(3)各類傳感器的應用范圍和用途稱重傳感器的選擇主要取決于稱重的類型和安裝空間，以確保正確安裝和安全可靠的稱重。另一方面，考慮廠商的建議。就傳感器制造商而言，一般規定了傳感器的受力情況、性能指標、安裝形式、結構形式、彈性體材料。例如，鋁合金懸臂傳感器適用于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTit

10、le.e%3Fsp=S電子計價秤 電子計價秤，平臺規模， HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S案秤 案秤等等；鋼制懸臂傳感器適用于 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S電子皮帶秤 電子皮帶秤、分揀秤等。；鋼橋傳感器適用于軌道衡， HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S汽車衡 汽車衡等等；柱式傳感器適用于汽車

11、衡， HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S動態軌道衡 動態軌道衡、大噸位漏斗秤等。稱重傳感器主要應用于各種電子秤、工業控制領域、在線控制、安全超載報警、材料試驗機等領域。如電子汽車衡、電子臺秤、電子叉車、動態軸重秤、電子鉤秤、電子計價秤、電子鋼材秤、電子軌道衡、料斗秤、配料秤、罐裝秤等。(4)使用環境稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉化為可測量的電信號的輸出設備。使用傳感器時，首先要考慮傳感器的實際工作環境，這對傳感器的正確選擇非常重要。它關系到傳感器能否正常工作，關系到它的安全性和使用壽命，甚至

12、關系到整個衡器的可靠性和安全性。通常，高溫環境會導致傳感器熔化涂層材料和焊點。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/baike.soso%20%20%20%20/ShowTitle.e%3Fsp=S開化 開化以及彈性體應力的結構變化；灰塵和濕度對傳感器短路的影響:在強腐蝕環境中，傳感器的彈性體會損壞或短路；電磁場會干擾傳感器輸出。在相應的環境因素下，我們必須選擇相應的稱重傳感器來滿足必要的稱重要求。傳感器等級的選擇必須滿足以下兩個條件:(1)滿足儀表輸入的要求。稱重儀表將傳感器的輸出信號放大并進行A/D轉換后顯示稱重結果。因此，傳感器的輸出信號必須大于或等于儀器要求的輸入信號，

13、即傳感器的輸出靈敏度要代入傳感器與儀器的匹配公式，計算結果必須大于或等于儀器要求的輸入靈敏度。(2)滿足整個電子秤的精度要求。電子秤主要由秤體、傳感器和儀表組成。在選擇傳感器的精度時，傳感器的精度應略高于理論計算值。因為理論往往受到客觀條件的限制，如秤體強度差、儀器性能差、秤的工作環境惡劣等。，都直接影響秤的精度要求。所以要從各方面提高要求，也要考慮經濟效益，保證目標的達成。本設計選用TU力和壓力稱重傳感器，外部結構如下:主要特點:從50公斤到1000公斤。準確度等級:0.2%全不銹鋼結構防腐防護等級:IP67(DIN40050)2.稱重顯示儀表的選擇該衡器的結構包括:放大電路、A/D轉換、與

14、控制面板相連的單片機、顯示部分、打印部分和串行通信部分。本文討論了模擬信號與量化部分，即輸入信號、放大電路和A/D部分之間的關系。(1)集成運算放大器稱重儀器中使用的放大器均為高精度集成運算放大器(如OP177、OP277、MAX422等。)，具有高分貝、低失調、低溫度漂移、高共模抑制比等特點。稱重傳感器輸出的差模信號的正極連接到運算放大器UP的非反相輸入端，負極連接到運算放大器UN的反相輸入端。運算放大器的同相和反相輸入電阻都是Ri，加上反饋電阻Rf，那么相減后的輸出電壓Uo=(Rf /Ri)(UP- UN)，增益Av=Rf /Ri。調整反饋電阻，以匹配Uo和A/D轉換器的模擬信號電壓電平。

15、由于儀器中的運算放大器采用幾乎固定的增益和A/D模擬輸入信號范圍，根據上式，儀器的最大輸入信號范圍Ui如下:Ui=UP- UN=(A/D模擬信號范圍)/(運算放大器增益)(2)模數轉換器16位- A/D芯片多用于稱重儀器，理論上可以將采集到的模擬信號(上面討論的Uo)分成216(65536)等份。每一個模擬信號( = 1/65536)相對于基準電壓對應一個數字量，從而實現模數轉換的功能。在不考慮其他因素的情況下，A/D的輸出信號可視為儀表代碼的轉換范圍。將運算放大器和A/D一起考慮，不難得出如下結論:儀器的A/D可以看作是對其額定輸入信號進行等分。在實際應用中，輸入信號往往很難接近其額定輸入信

16、號，甚至有的達不到儀器輸入信號范圍的一半，不利于整個產品的精度，浪費儀器的資源。當然，有用的信號平分越多越好，可以提高產品的精度和可調性。因此，XK3190DM1儀器選擇如下:儀器的基本功能:(1)高精度A/D轉換，可讀性為1/50000；2)方便顯示調用代碼，而不是靈敏度權重的觀察分析容差；3)零點跟蹤范圍和零點設定(啟動/手動)范圍可單獨設定；4)刻度值自動切換:可通過參數設置選擇雙刻度稱重；5)非線性校正和動態速度補償；6)快速填充稱重單打印功能設置；7)稱重記錄的存儲/檢查/刪除/斷電保護；8)(M1P)集高速漢字微型打字；9)采用光電隔離等多種抗干擾保護措施，使儀器具有更強的抗干擾性

17、；電子秤的特殊設計1.傳感器接線圖電子秤的測量電路通常采用電橋測量電路，將應變電阻的變化轉化為電壓或電流的變化，即為可利用的輸出信號。橋式電路由四個電阻組成，如下圖所示:當電子秤的傳感器沒有負載時，電橋的電阻應該是平衡的，即電橋的初始平衡輸出應該為零。但實際上橋式電路各臂電阻值不可能絕對相同，接觸電阻和導線電阻也不一樣，導致輸出不為零。因此，調零電路必須設置為平衡初始狀態，即輸出為零。2.特定電路設計3.電路的工作原理當被測物體放在秤上時，其重量通過汽車衡傳遞到稱重傳感器，傳感器產生應變效應，將物體的重量轉換成與被測物體重量有一定函數關系的電信號。該信號由放大器電路放大、濾波，然后由A/D轉換

18、器轉換。數字信號被送到微處理器的CPU進行處理。CPU不斷掃描鍵盤和各種開關，根據鍵盤的輸入容量和各種功能開關的狀態進行必要的判斷和分析，并通過儀器儀表的軟件控制各種操作。運算結果送到內存，需要顯示時，CPU發出指令，從內存中讀取并發送到顯示器顯示，或者發送到打印機打印。一般信號放大、濾波、A/D轉換、信號處理都在儀器中完成。不及物動詞電子秤的安裝1.秤體的安裝條件(1)起重機的噸位由單位秤的最大重量和工作現場的情況決定。建議按照單位秤重量的1.5 2倍選擇起重機型號。(2)千斤頂、水準儀、鋼卷尺和裝配工常用工具。(3)M1級重物2.秤體的安裝順序如下:(1)開箱:盡量在安裝現場用工具開箱，開

19、箱時注意不要損壞箱內部件。(2)清點:根據裝箱單清點零件。當拆包后未立即安裝時，所有部件應放在一起，以防丟失。(3)檢查基礎尺寸是否符合基礎圖中規定的尺寸。(4)根據圖紙，繪制基本中心線和相關位置線。(5)根據總裝配圖安裝底座。(6)用直尺檢查每個傳感器的安裝位置，確保對角線公差不大于3mm，長寬公差不大于2mm。(7)將墊片放在底座下，并調整高度和水平。A.每個底座上平面的高度差不超過1毫米。B.底座上平面的水平誤差不大于1/100。(8)提升載具。(9)調整好托架的位置后，擰緊接頭處的螺母。(10)根據接線圖進行連接。(11)調整縱向和橫向限位螺栓，使螺栓頭和擋板之間的間隙不超過4至5毫米

20、。(12)底座四周用混凝土固定，以豐富底板下方的空間。3.有關注意事項檢定合格后，定期檢查稱重的準確性。一般稱重顯示器預熱3O分鐘，下班后停止稱重顯示器時必須切斷電源。稱重顯示器通電時，不允許拔下電纜插頭，稱重操作人員必須仔細閱讀操作說明。磅秤上的車速低于5km/h，然后車輛緩慢剎車。車輛停止后，測量開始。車輛應在磅秤上直線行駛，并盡可能保持在磅秤的中心。秤周圍的間隙中不得有異物。經常檢查間隙讀數是否符合要求，傳感器緊固螺栓是否松動。水垢要經常清理，表面油漆要定期重涂。禁止在磅秤上進行電弧焊，應根據環境條件定期檢查稱重儀表和傳感器，以免受潮濕或不良氣體侵蝕，影響可靠性。衡器應遠離熱源和振動源，

21、使用環境中不應有易燃易爆氣體或粉塵。感性負載(如電鈴)不應放在稱重儀器的同相線上。如果發現衡器有故障，應迅速切斷電源，然后通知專業部門和專業技術人員進行維修。未經允許，不得隨意拆卸底盤，不得隨意更換零件。第三章電子秤的調試和驗證電子秤的調試1.用數字電壓表依次測量電子地磅各稱重傳感器的輸出電壓。如果有不一致的地方，調整接線盒中相應的兩個精密可調電阻，以減小它們之間的差異。但是，調整量必須注意，兩個可調電阻器應該以相同的方向和量旋轉。順時針旋轉時，電阻減小，輸出電壓增大，顯示值增大，反之，則相反。直到電子地磅的每個稱重傳感器的輸出相同。一般可以用重量法進行調試，即把最大稱量重量的1/10依次放在

22、電子地磅承重臺的中心和每個稱重傳感器上方的承重臺上，用實差法精確測出每個稱重傳感器輸出的差值。同時，分別調節電子地磅每個稱重傳感器對應的兩個精密可調電阻，以減小差異，但旋轉方向和旋轉量相同。2.查閱電子地磅稱重顯示器使用說明書(專業技術手冊)，檢查各種功能鍵的正確性，提高電子地磅的稱重精度。3.電子地磅關鍵點調試完畢后，將相當于最大稱重能力的砝碼均勻加到電子地磅承載臺上。按照各種稱重顯示器說明書中介紹的位置和方法，顯示值與重量值一致后，取下砝碼，確認空秤顯示“0”。最后，將最大稱量分為幾個部分，必須包括最小稱量、最大稱量和公差變化的每個稱量點。要求電子地磅各點的稱重誤差不大于各稱重點的最大公差

23、要求。二、電子秤的檢定1、檢查項目(1)傳感器和延長電纜完好無損，接頭無氧化腐蝕。(2)中央接線盒完好，無變形，密封不良。(3)信號電纜屏蔽層接地良好，信號線對地絕緣電阻必須大于5 m。(4)稱重顯示儀表外觀良好，接線正確，無松動。(5)汽車衡的秤臺沒有變形。2.調試前的準備(1)、調試重物、起重設備和叉車到現場。(2)熟悉稱重顯示儀表的操作說明。0(3)給系統通電，預熱儀器15分鐘。3.調試順序(1)卸載調整(角度差調整):卸載調整可以在儀器進入稱重狀態后進行。用一定的重量(一般是最大重量的五分之一)按順序按角度，使每個角度顯示值的誤差不超過允許誤差。如果誤差超過允許誤差，可以通過修改角度系

24、數進行調整，直到八邊形顯示一致。八角系數也可以通過自動調整角度系數來調整。3余。Y7F，N (2)，零基準調整:8 z4 N7 x6？在現場首次安裝或維護汽車衡后，必須重新確定零點基準。當稱重平臺為空時，按“零”鍵，或進入菜單執行零點校準。(3)量程調整:在使用量程調整功能之前，必須設置標準校準。雖然測試砝碼的最小值不一定大于滿量程的10%，但實際使用的所有砝碼都應該是c9 J0 S/ N S+ t d0 l！b可能更多；輸入零點校準；將已知的硅代碼加載到秤臺上，并執行量程校準。第四章電子秤的操作和維護一.使用說明1.衡器安裝后，經當地計量部門或國家授權的計量部門檢定合格后，方可投入使用。2.

25、使用前，先檢查秤體是否靈活，各支撐部件的性能是否良好。3.儀器開機后，零點穩定后才能使用。4.車輛進入磅秤時(或盡量輕放重物)，速度應小于5km/h，然后慢慢剎車，待車輛停穩后再測量。5.盡可能保持在天平的中心。6.當“穩定”指示燈亮起時，儀表讀數必須顯示正確的重量值。第二，維護l、為保證系統測量的準確性，不受風雨侵蝕，利于操作，要求設置工棚和測量秤房。2.秤臺與引道斜坡連接處應有10-15毫米的間隙，不允許碰撞或摩擦。測得的卡車重量不應超過系統的額定稱重值。為了保證衡器的正常計量，應定期對其進行校驗。不得有異物卡在秤下。6.稱重操作人員必須經過培訓才能操作。維修人員在掌握必要的知識之前，不得隨意拆卸任何部件，以免影響測量精度或損壞系統。7、使用儀器的操作人員，必須詳細消化和吸收儀器說明書，掌握基本原理，熟悉儀器維護方法后才能正式操作和使用。8.系統通電前，必須檢查電源和接地裝置是否可靠。停止工作時，必須拔掉儀器插頭，切斷電源。三。故障分析1.不歸零(不歸零，不稱重):(1)檢查傳感器輸出信號值是否在標準內。(A/D的總放大碼/使用碼圈/底碼圈)；(2)如不達標，請參照第10項進行補償