数字式汽车衡安装与调试文档格式.docx

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3）数字传感器的核心处理器CPU（控制单元）对A/D转换器输出的数据进行计算和处理。

主要是对各种环境参数变化引起的弱小误差进行计算和修正，其中包括：

零点修正、线性修正、灵敏度温度修正、重力加速度修正、滞后补偿、蠕变补偿、零点跟踪等。

4）CPU把处理好的数据通过RS485接口输出。

RS485信号能实现工业级通讯，最远通讯距离可达1.2Km，可在恶劣的电磁干扰背景环境下可靠工作。

2.1.2数字式传感器的特点

数字式传感器与模拟传感器相比，具有以下特点：

1）抗干扰能力强，稳定性好：

输出数字信号，克服了模拟传感器由于小信号而带来的抗干扰能力差的问题。

2）信号传输距离远：

数字传感器常规都采样数字通讯传输方式进行数据传输，容易实现远距离的传输。

3）高测量精度和分辨率：

由于采用数字方式，客服了模拟传感器在高精度细分测量时细小信号无法正确良好传输的缺陷，实现了模拟式传感器无法实现的细分精度。

4）可多路测量，每个传感器单独访问和直接读数。

2.1.3数字传感器的接口

数字式传感器与数字仪表之间的信号传输一般都采用命令式数字通讯方式来进行，如RS232、RS485等，其中以RS485方式最多。

RS485通讯的特点是传输距离远，通讯可靠性高，可以实现以总线为基础的多设备网络方式通讯等特点。

RS485通常有半双工和全双工两种工作方式，如图3所示。

（a）半双工（b）全双工

图3RS485的工作模式

从图3中所示可以看出，半双工方式通讯双方采用一组信号线进行数据交换，一方（A或B）发送时另一方（B或A）只能接收，不能双方同时发送数据或接收数据。

而全双工方式的通讯双方通过两组信号线分别做为数据发送和接收，通讯双方在发送数据的同时均可接收数据。

半双工方式的主要特点是连接简单，成本低；

但通讯的速度以及可靠性比全双工方式差，尤其总线上挂接的设备多时尤为明显。

全双工方式避免了上述缺点，但接线复杂，成本偏高。

以上两种通讯方式在数字式传感器中均有用到。

采用半双工方式的数字传感器通常被称为四线制（两根信号线加两根电源线）数字传感器，采用全双工方式的数字传感器通常被称为六线制（四根信号线加两根电源线）数字传感器。

四线制数字传感器和六线制数字传感器的引线定义如图4所示。

图4四线制和六线制数字传感器的引线定义

目前市面上大多数类型的数字传感器为四线制数字传感器，只有托利多、HBM、苏州仅一以及采用上海耀华数字模块的数字传感器等中高档数字传感器为六线制数字传感器。

六线制传感器由于其全双工的工作模式决定了性能和可靠性等方面优于四线制数字传感器，现场适应能力远比四线制数字传感器强。

2.1.4数字传感器的选择

数字传感器的选择一般根据以下几个指标：

1）数字传感器的线制：

推荐选择六线制。

2）数字传感器的最大输出码：

宜大不宜小。

一般选择在50万码以上，推荐选择100万码或以上。

数字传感器码值的大小决定了其组成系统所能达到的精度以及各项计量指标，码值越大越容易实现高准确度的调校和测量，这一点与要求模拟仪表的AD码越大越好的道理一样。

现在市面上以3万到10万码的数字传感器居多，现场应用的结果均表现出计量精度、角差等不理想。

3）数字传感器的功耗：

越小越好。

功耗决定了数字传感器的工作稳定性以及总线传输距离。

功耗小可使信号衰减小，供传感器的电源损耗低，有利于传感器稳定工作，长距离信号传输。

现在市面常见的数字传感器功耗一般都在36mA以上（包括托利多、HBM、苏州仅一、柯力以及博达等），采用耀华DS-A1数字化模块的数字传感器功耗在25～26mA。

4）端口防护能力：

应选择有防护、防护功能多、防护功能可靠的数字传感器。

数字传感器由于A/D转换功能和通讯功能等电子电路模块在模拟传感器中的植入，传感器接口的电源有了严格的极性要求、更高的信号端口抗静电、防浪涌等要求。

所以必须选择有端口防护和防护功能多的数字传感器。

建议至少应有电源反接保护、端口抗静电保护。

5）数字模块安装位置选择：

宜内置（嵌入式）不宜外置（背包式）。

数字模块内置可有效避免模拟信号受干扰以及环境温度等因素的影响，杜绝硬件作弊，而外置式由于仍旧存在较长的模拟信号传输线路，易受干扰和环境因素影响，防硬件作弊能力差。

6）传感器参数安全可靠性：

数字传感器内存储有诸如地址编号、传感器校准参数、修正参数、数据格式等诸多参数，一旦丢失或遭到破坏，数字传感器就会工作不正常甚至“瘫痪”。

2.1.5上海耀华DS-A1数字化模块

DS-A1是一款用于模拟传感器数字化的AD转换模块，方便实现将模拟传感器升级为高性能数字传感器。

采用DS-A1构成的数字传感器特色：

1）采用最新的AD转换技术，构成的数字传感器可以输出稳定的100万码。

2）采用可靠的数据存储技术，彻底解决数字传感器参数被破坏或丢失的问题。

3）接口ESD防护，大大降低接口的损害率。

4）电源反接保护，防止因接线错误损坏数字传感器。

5）优异的抗干扰性能：

模块本身良好的电磁兼容性能，决定了数字传感器的抗干扰性能。

DS-A1及构成的数字传感器主要技术参数：

最高灵敏度：

0.5uV（典型值）

最大输出码：

100万

非线性修正：

四段非线性修正

通讯方式：

DSA1：

全双工RS485。

构成的数字传感器：

6线制

波特率：

9600（偶校验）

最大信号传输距离：

1200m

模块地址范围：

00～31

工作电源：

DC5.4V~15V

自身功耗：

DSA1：

10.5mA（典型值）

25～26mA

ESD防护：

数字接口20KV（HMB）

模拟接口6KV（HMB）

2.2数字式接线盒

数字式接线盒是数字式汽车衡仪表连接数字传感器的专用接线盒，是将多个数字传感器并接成传感器接口总线的一种接线板。

数字式接线盒只起接线作用，没有模拟接线盒的信号调节功能。

所以数字式接线盒内一般没有信号调节的电位器，这也是数字式接线盒与模拟式接线盒的最大区别。

数字式接线盒通常可分为四线制和六线制两种。

四线制数字接线盒主要用于连接四线制数字传感器；

六线制数字接线盒通常应用在六线制传感器的接线，也可用在四线制数字传感器的接线上。

2.3数字汽车衡仪表

数字式汽车衡仪表直接处理数字传感器输出的数字信号，即可与每个传感器单独进行数据交换，也可批量处理所有传感器输出的信号。

根据所配数字传感器的接口通讯工作方式，数字汽车衡仪表分四线制和六线制两种；

由于数字汽车衡仪表跟数字传感器以数据通讯方式进行信号传输，所以根据兼容数据通讯协议的种类及数量，又分为专用数字式汽车衡仪表和通用数字式汽车衡仪表。

耀华的XK3190-DS1/DS2仪表属通用数字式汽车衡仪表，且传感器接口RS485半双工和全双工方式（四线制、六线制）均兼容。

DS1数字式汽车衡仪表的特点：

①DS1是一款通用数字仪表：

除连接耀华协议（中航电测、广州电测、宁波本原、宁波夏冰等厂家）的数字传感器外，还可兼容HBM（AD104C协议）、苏州仅一等厂家自定协议的数字传感器。

②DS1可连接RS485全双工（6线制）的数字传感器，也可以连RS485半双工（4线制）方式的数字传感器。

③具有安全可靠的传感器端口防护功能：

a．电源抗浪涌防护。

b．高达15KV的静电防护。

c．具有防雷击保护。

④强接口驱动能力；

标准产品可直接连接16个数字式传感器。

接口最大输出电流可达400mA电压DC11.3V。

⑤丰富实用的数字式调试功能：

a．具有自动识别和手动设置传感器的类型、数量、安装位置的功能。

b．数字传感器地址修改、查看的功能。

c．具有数字传感器受力是否均匀的检查功能。

d．自动、手动角差修正的功能。

e．多段线性修正的功能。

f．具有手动线性修正的功能。

g．具有分度值切换的功能。

第三节数字式汽车衡的信号线路联接方法

数字式汽车衡由于以数字信号为处理核心，数字式传感器输出数字信号与仪表之间进行的数据通信，仪表与传感器之间的联接相对模拟汽车衡有很大的区别。

3.1数字传感器与接线盒的联接

前面说过，数字传感器分四线制和六线制两种方式，下面分别说明一下两种制式传感器连线接入数字接线盒的方法。

3.1.1四线制数字传感器接入接线盒

四线制传感器一般使用四线制接线盒。

数字传感器与接线盒连接按“同名接线端相连”的原则进行联接，即传感器电源V+接接线盒中的V+，传感器V-接接线盒V-，信号正（T+/R+）接接线盒的信号正（T+/R+），信号负（T-/R-）接接线盒的信号负（T-/R-），如图5所示：

图5四线制数字传感器接入接线盒（四线制接线盒）

3.1.2六线制数字传感器接入接线盒

六线制数字传感器与接线盒连接也是按照“同名接线端相连”的原则进行联接，即传感器与接线盒之间电源V+接V+，V-接V-，信号发送正（T+）接信号发送正（T+），信号发送负（T-）接信号发送负（T-），信号接收正（R+）接信号接收正（R+），信号接收负（R-）接信号接收负（T-），如图6所示：

前面讲过六线制的数字接线盒也可以用于连接四线制的数字传感器。

接入方法为：

电源V+、V-依旧按照“同名端相连”的原则；

信号线接入时，可从六线制数字接线盒的四个信号线端子中任选两个做为信号线连接端子进行接线，其余的传感器包括信号总线连接入接线盒时，都按照第一个传感器的连接方式（连接端子位置）连接。

如图7所示：

图6六线制数字传感器接入接线盒（六线制接线盒）

图7四线制数字传感器接入六线制接线盒

3.2数字接线盒与数字仪表的联接

数字接线盒连接数字仪表是通过一条信号总线连接。

接线原则要根据数字传感器的线制来决定。

四线制数字接线盒与仪表按“同名端连接”原则进行连接。

六线制数字接线盒与仪表是按照“电源同名端连接”，“信号线发送连接接收，正对正，负对负”的原则接线。

如图8（a）、（b）所示，分别是四线制和六线制数字接线盒与数字仪表的总线联接方法示意。

图8数字接线盒与数字仪表之间的总线联接方法

数字汽车衡仪表到接线盒的信号总线长度理论上讲一般可达1000～1200米，但实际应用中，由于总线阻抗、数字传感器自身功耗以及总线分布电容等因素影响，由仪表输出给数字传感器的电源会产生较大损耗，数字信号也会产生一定的衰减，实际的总线线长度远远达不到理论值的要求。

应用中，总线长度一般可参照以下公式进行估算：

3.3XK3190-DS1数字仪表与数字传感器的联接

3.3.1DS1与数字传感器的接口定义

采用9芯D型（针）插座，针脚定义如下：

1------屏蔽线2——---信号发送负（T-）

3———信号接受负（R-）4———-信号发送正（T+）

5------信号接受正（R+）6-------电源正（V+）

9------电源负（V-）或（GND）

3.3.2数据总线与DS1数字仪表的连接

DS1与传感器的接口是按照六线制全双工RS485方式的数字传感器来定义的。

可以按前面讲的连接原则（电源同名端，信号“发”接“收”，正接正，负接负）接六线制全双工RS485方式的数字传感器。

如图9所示：

图9XK3190-DS1接六线制数据总线

当DS1连接的数字传感器是4线制（RS485半双工方式）时，应采用半双工方式连接，此时在做总线连接头时应采用图10的连法。

图10中，在总线连接9芯D型插头时，应将2、3脚短接，作为数字传感器的信号负（T-/R-），将4、5脚短接作为数字传感器的信号正（T+/R+）。

图10XK3190-DS1接四线制数据总线

3.3.3.XK3190-DS1数字仪表构成的数字式汽车衡整体接线：

由DS1构成的数字式汽车衡整体接线方法如图11所示。

图中以六线制数字传感器为例来说明，四线制传感器的连接与此类似，可参照此图联接：

图11DS1构成的数字汽车衡整体接线示意

第四节数字式汽车蘅的安装与调试（DS1为例）

4.1安装准备

在数字汽车衡安装前，必须先做好以下检查工作：

a）检查传感器：

包括数量，地址，型号，量程等。

清点数量是否够，型号是否一致，所用的传感器是否满足次汽车衡的量程要求。

所用传感器的地址有无重复（查看传感器的地址号）。

如果出现地址重复则需要将其中一个传感器的地址修改。

b）查秤台：

检查秤台是否平整，并具有足够的强度（不易变形）等。

c）检查接线盒：

检查接线盒是否是数字接线盒。

d）编角位号：

角位是指传感器的安装位置，在传感器安装前应先对角位编号，编号顺序凭个人习惯，只要便于记忆即可。

对于数字式汽车衡，建议从某一角位开始按顺时针或逆时针方向编为1，2，3…，如图12所示：

图12角位编号示意

4.2安装传感器

分两部分完成；

1）安装传感器，2）检查连线。

以下举例均以DS1为例。

4.2.1安装传感器

将确认无地址重复的数字传感器按角位逐个安装到秤台上，并记录下每个角位的安装的传感器的地址。

为了便于记忆、调试、参数设置和查看，建议将数字传感器按地址由小到大的顺序依次安装在1，2，3，4…号角位，即一号角装地址最小的传感器，依次类推。

例如：

八个待安装的传感器,地址依次是1,2,3,4,5,6,7,8则安装方法为：

一号角位---------------1#传感器

二号角位---------------2#传感器

┇┇

八号角位---------------8#传感器

4.2.2安装传感器

将每个数字传感器按前面讲的接线方法接入接线盒；

按要求连接总线。

检查接线是否正确：

看电源线是否接对，如果是四线制数字传感器，需查看9芯传感器插头是否做了2、3短路，4、5短路连接；

六线制数字传感器需检查信号线是否符合“发对收”的原则，确认无误后再将总线插头接入仪表传感器接口。

4.3数字汽车衡的调试

完成了数字传感器安装后，便可以开始调试工作。

调试工作一般分：

数字传感器参数设置、秤台调平和角差修正，最后再完成汽车衡的标定。

4.3.1设置传感器参数

DS1在与数字传感器初次连接开机后,仪表会显示Err41,Err42┈，可能原因为：

1数字传感器接线有误；

2使用了模拟接线盒；

3数字传感器的参数设置有误或没有设置；

如果连线和接线盒全无误，则经过设置传感器参数可以解决问题。

这里讲的设置传感器参数主要在DS1仪表上设置，即设置仪表中与数字传感器相关的参数包括:

传感器的类型（DtP）,传感器数量（Dno）,分配各角位传感器的地址,同时也是检验前面工作的一个步骤。

设置数字传感器参数有两种方法：

手动设置和自动设置。

推荐使用自动设置的方法。

原因：

①傻瓜式操作，自动完成类型，数量，各角位传感器的地址等参数的设置。

②可直接测试连线是否正确。

操作方法：

1：

进入功能：

F1-→输入6个8-→显示“FUNC0”按“1”按“输入”

2：

仪表开始扫描，显示“AtSCAN0

AtSCAN1

┇

AtSCAN4”

如果扫描正确，仪表显示“SURE0”

此时按“1”、按“输入”确认。

通过这一步操作，仪表自动识别传感器的工作结束。

接下来仪表显示数字传感器的参数，依次如下：

DtP—传感器协议类型：

0----耀华协议（中航、本原、广测）

1-4—HBM、仅一等协议

trA----系统工作模式：

汽车衡=0

轨道衡=1

dno----传感器数量：

显示扫描到的传感器的数量。

d01----XY一号角位安装的传感器的地址

┇┇┇

d08----XY八号角位安装的传感器的地址

在自动扫描过程中常会出现的问题。

1）扫描后，仪表显示“nodc”表示没扫描到数字传感器。

引起原因：

①数字传感器接线有误；

接线没按照技术要求的接。

②总线接线错误或断线，不符合接线要求。

2）扫描后，传感器实际的数量与仪表扫描到的数量不对。

①缺失的传感器接线有误。

②缺失的传感器有问题；

如参数丢失，传感器的数字模块损坏，引线断路等造成的。

③传感器的地址有重复。

请检查传感器的地址。

（一般若在安装准备阶段时已经检查过传感器的地址了，那这个原因可排除。

）

4.3.2秤台调平

完成DS1仪表、传感器设置后，接下来要查看安装在秤台上的每个数字传感器的受力。

根据空秤时每个传感器输出的数据分析和调平秤台。

秤台调平工作是最关键的一步操作，如果完成的好，会为整个系统长期稳定性带来很大的好处，也有利于获得高计量精度和极低的系统误差。

一台安装良好的数字汽车衡，首先应是每个传感器受力都比较均匀，在空秤时应符合以下要求。

1边角上的4个传感器的受力最大的与最小两只传感器的数字相差应不大于其中最小传感器数值30%。

2中间几个受力最大的与最小两只传感器的数字相差应不大于其中最小传感器数值30%。

3同一轴线位置（比如图13中的1号角位与8号角位）上的两只传感器受力差值应小于其中最小值的20％。

4中间的传感器空秤输出值等于边角传感器输出值的1.5～2倍。

常规模拟传感器很难按上述要求判断，只能去触摸传感上的钢球或传感器本身能否转动来判断，要么通过用万用表测量模拟信号输出的方法判断。

DS1数字仪表提供了通过看每个角位的传感器输出的内码来准确判断是否符合要求的方法。

具体操作：

按“测试”显示“tESt0”→按“输入”显示“dd01”→按“输入”显示“d******”（记下1号角位的内码）→按“输入”显示“dd02”→按“输入”显示“d******”（记下2号角位的内码）┈一直到最后一个角位的内码。

然后用前述原则用这些数据来检查每个传感器的受力情况。

一台装八只传感器（地址分别为1～8）的数字汽车衡，传感器按照地址从小到大的顺序分别安装在1～8号角位，如图13所示，判此秤传感器受力是否均匀的方法为：

图13秤台受力分析示意

1、4、5、8号角位的四只传感器中空秤最大输出值与最小值之差应不大于最小输出值的30%，即:

MAX（1,4,5,8）-MIN（1,4,5,8）≤0.3MIN（1,4,5,8）。

2、3、6、7号角位四只传感器中空秤最大输出值与最小值之差应不大于最小输出值的30%，即:

MAX（2,3,6,7）-MIN（2,3,6,7）≤0.3MIN（2,3,6,7）。

2、3、6、7号角位受力约为1、4、5、8号角位受力的1.5～2倍。

1与8、2与7、3与6、4与5空秤输出数据的差值应小于其中最小值的20％,即：

MAX（1,8）-MIN（1,8）≤0.2MIN（1,8）；

MAX（2,7）-MIN（2,7）≤0.2MIN（2,7）；

MAX（3,6）-MIN（3,6）≤0.2MIN（3,6）；

MAX（4,5）-MIN（4,5）≤0.2MIN（4,5）。

4.3.3角差修正

选用合适重量的砝码进行压角。

一般压角砝码重量选择按以下公式进行选择：

压角砝码重量≥最大秤量/（传感器数量－1）

调角差有两种方式：

自动式和手动式。

建议用自动角差修正来调角差，因为自动角差修正无须关心压角砝码是否存在重量误差，调角操作方便，修正精度高。

操作方法：

按“F1”输入密码→显示“FUnc0”时按“2”按“输入”，（把砝码压在第一个角位）→显示“dcr01”→显示“d******”（等待数据稳定）按“输入”→（把砝码压在第2个角位）仪表显示“dcr02”→显示“d******”（等待数据稳定）按“输入”……→依次操作，直到压完全部角位，仪表返回称重状态。

重新粗略标定一次压角砝码重量，检查角差即可。

一般，在压角前也可先用压角砝码做一次预标定，压角可从任一位置开始，无顺序要求，只要全部角压完即可。

压完角后，仪表显示的重量可能与原来重量示值不一致，这个属正常现象。

要得到好的修正结果，除压角中注意数据要稳定（一般只是个位数据跳动）后再确认外，做好秤台调平也是很关键的。

4.3.4标定

同于A9、D10等仪表，不再细述。

第五节数字汽车衡安装调试常见问题及案例分析

5.1接线故障

接线问题主要集中反映在首次使用时。

主要是使用六线制传感器时信号线没有按照接线规则或应用规则进行接线。

5.1.1违反“发送接接收”的原则进行接线。

案例：

某厂有一台数字式汽车衡，使用8只数