电子衡器知识教材文档格式.docx

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介于秤台和基础之间，将被称物的重量转换为相应的电信号，经信号电缆输出至称重显示仪表进行称量的测试。

显示仪表：

用以测量称重传感器输出的电信号，经对电信号处理后，以数码形式输出数据。

电源：

主要指向称重传感器提供的桥路激励电源和仪表线路工作的电源。

SCS系列电子汽车衡主要由秤台、传感器、连接件、限位装置、显示仪表及接线盒等零部件组成，还可以选配打印机、大屏幕显示器、计算机和稳压电源等外部设备。

限位器的作用主要是保证称量结果准确、误差小（即使有强烈冲击或飓风等横向力的作用也能使秤安全工作）。

限位器主要是防止秤台横向移动和左右晃动幅度。

三、电子汽车衡器的特点和主要用途

SCS汽车衡器与传统的机械衡器、其它地上衡器相比，有很多显著的优点：

如称量迅速、准确、灵敏度高，数字显示、直观易读，稳定性、可靠性强，寿命长久，特别是在危险、恶劣环境下，更能体现电子衡器的作用。

整个汽车衡器系统有稳定可靠的高精度传感器和智能化仪表显示，仪表有高灵敏度、高分辨率、稳定可靠、便于打印的优点，如果与计算机、称重软件组成称重管理系统，还能够实现称重的远距离传输、集中自动化管理。

SCS汽车衡的秤体系统也有很多优点，比如：

秤体重量轻（平台为超薄型钢结构），便于安放、搬运，安装调试和维护很方便，可以采用浅基坑和无基坑2种安装形式，基础施工投资费用低。

SCS汽车衡一般用于港口、机场、矿山、冶金、工厂企业等大宗载重货物车辆的称重计算。

四、型号规格

电子汽车衡通常用：

SCS-×

×

表示，其中：

第一个S代表地上衡；

C：

代表传力结构—传感器；

第二个S代表数字显示；

后面的“×

”代表最大称量。

比如：

SCS-150，表示150吨的电子汽车衡。

五、汽车衡的功能介绍

（1）显示功能

一般能显示以下内容：

毛重、净重、皮重、超载报警或显示，有的衡器还可以显示以下内容：

称重次数、日期、时刻、车号、类别等。

（2）有处理功能

包括：

分度值、分度数设定；

量程设定；

打印记录等，有的汽车衡还可以根据用户要求有皮重记忆、净重分类及累计、日报打印单据、月报打印单据、金额计算、体积计算等处理功能。

六、现代电子衡器的发展趋势

称重传感器向高准确度、高稳定性及环境适应性更强发展，同时，使用方便、价格成本下降。

微电子技术的应用，使数据处理能力不断增强，单台秤的可靠性提高，同时形成分布式称重集中数据管理系统，具有自适应自诊断及对即将发生的故障具有预警功能的电子衡器也会出现。

电子秤设计方案

电子秤是目前常用的计量仪器，广泛应用在人们的日常生活中，图2示出了电子秤的基本原理图。

由于CS1240丰富的功能，并且带有SPI接口可以方便的与MCU进行通讯，因此只需极少量的外围元件就可以构成多种应用方案，特别适合应用在电子秤中。

例如，由于片内自带PGA，因此就可以不需要外部的放大电路，这样可减小系统的噪声，降低成本。

芯片带有自纠正电路和系统纠正电路，可以纠正芯片及系统的增益误差和失调误差，进一步提高了精度。

CS1240的参考电压输入可以直接用电源电压，这样就不需要额外的参考源，可以简化电路设计、降低成本。

1．普通电子秤设计方案

图3是采用CS1240实现的普通电子秤电路原理图。

传感器出来的信号经过外部的无源滤波器滤波后，送入到CS1240中。

滤波器包括两个部分：

第一部分是由电感和电容组成的EMI滤波器，用来减小外部环境对于电路的影响；

第二部分是由电阻和电容组成的RC滤波器，用来限制输入信号的带宽，降低输入信号的噪声。

由于CS1240内部自带有PGA电路，所以图2中所示的放大部分在本电路中不需要。

PGA的增益一般设置为64或者128。

参考电压输入可以直接接在电源和地上，因此不需要额外的参考电压。

为了减小参考源的噪声，需要在参考源的输入端加入10uF的滤波电容，这个电容越靠近芯片越好。

在电路正常工作以前，可以通过自纠正和系统纠正来纠正芯片和系统的增益误差以及失调误差来提高整个系统的精度。

CS1240通过SPI接口与MCU进行通讯。

SPI接口为标准的四线SPI接口，包括片选信号CS、串行时钟SCLK、串行输入SDI和串行输出SDO。

通过SPI接口，可以读写CS1240内的各个控制寄存器和数据寄存器。

可以看出，整个电路只需极少量的外围元件（主要是一些起滤波作用的电容、电感以及电阻等无源器件），实现起来非常简单。

在设计电路时需要注意的是，因为CS1240是数模混合芯片，为了防止数字部分的噪声对模拟电路造成影响，最好使用单独的数字电源和模拟电源，在电容的输入端要加入旁路电容来减少电源噪声对于电路的影响。

在制作PCB板时，数字地和模拟地要分开，最后通过单点接触连接起来。

2．高精度电子秤设计方案

一般说来，传感器输出的电压值都非常小，基本上都是毫伏级甚至微伏级。

在设计高精度电子秤时，需要外部放大电路来获得足够的增益。

图4给出了高精度电子秤的电路原理图。

与图3显示的方案相比，这个电路主要是增加了由两个运算放大器（简称运放）及电阻RG和RF组成的放大电路。

这个放大电路的增益为：

通过调节RG和RF的值，就可以获得所需要的增益，配合CS1240提供的最大128倍增益，可以将输入信号放大到所需要的幅度。

选择运放时要注意，由于输入信号的幅度很小，因此对运放的噪声性能和失调电压要求非常高，应选择低噪声、低失调的运算放大器。

本文小结

目前，电子秤正朝着小型化、高精度、智能化方向发展。

CS1240采用外形为10.2×

5.3mm的SSOP28脚封装，尺寸很小，所需的外围器件也很少，满足了电子秤小型化的需求；

它还提供了24位无失码，21位有效精度的高性能，满足了电子秤高精度的需求；

其内置各种控制寄存器和数据寄存器，并且可以通过SPI接口方便地控制和读取这些寄存器，满足了电子秤智能化的需求。

因此CS1240是电子秤中模数转换器的理想选择。

电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求

电子衡器一般是指装有电子装置的衡器。

因其种类繁多，且涉及到贸易结算和保护广大消费者的利益，所以为世界各国政府普遍关注和重视，并被确定为国家强制管理的法制计量器具。

电子衡器是自动化称重控制和贸易计量的重要手段，对加强企业管理、严格生产、贸易结算、交通运输、港口计量和科学研究都起到了重要作用。

电子衡器具有反应速度快，测量范围广、应用面广、结构简单、使用操作方便、信号远传、便于计算机控制等特点。

被广泛应用于煤炭、石油、化工、电力、轻工、冶金、矿山、交通运输、港口、建筑、机械制造和国防等各个领域。

一、现状

50年代中期电子技术的渗入推动了衡器制造业的发展。

60年代初期出现机电结合式电子衡器以来，经过40多年的不断改进与完善，我国电子衡器从最初的机电结合型发展到现在的全电子型和数字智能型。

我国电子衡器的技术装备和检测试验手段基本达到国际90年代中期的水平。

电子衡器制造技术及应用得到了新发展。

电子称重技术从静态称重向动态称重发展：

计量方法从模拟测量向数字测量发展；

测量特点从单参数测量向多参数测量发展，特别是对快速称重和动态称重的研究与应用。

但就总体而言，我国电子衡器产品的数量和质量与工业发达国家相比还有较大差距，其主要差距是技术与工艺不够先进、工艺装备与测试仪表老化、开发能力不足、产品的品种规格较少、功能不全、稳定性和可靠性较差等。

二：

趋势

通过分析近年来电子衡器产品的发展情况及国内外市场的需求，电子衡器总的发展趋势是小型化、模块化、集成化、智能化；

其技术性能趋向是速率高、准确度高、稳定性高、可靠性高；

其功能趋向是称重计量的控制信息和非控制信息并重的“智能化”功能；

其应用性能趋向于综合性和组合性。

1．小型化

体积小、高度低、重量轻，即小、薄、轻。

近几年新研制的电子平台秤结构充分体现了小薄轻的发展方向。

对于低容量的电子平台秤和电子轮轴秤，可采用将薄型或超薄型的圆形称重传感器，直接嵌入钢板或铝板底面与称重传感器外径相同的盲孔内，形成低外形的秤体结构，称重传感器的数量和位置由秤的额定载荷和力学要求计算决定。

钢板或铝板就是秤体的台面，称重传感器既是传感元件，又是承力支点，极大地减化了秤体结构，减少了活动连接环节，不但降低了成本，而且提高了稳定性和可靠性。

对中等或较大容量的电子平台秤、电子地上衡，已经出现了采用方形或长方形闭合截面的薄壁型钢，并联排队列焊接成一个整体的竹排式结构的秤体，4个称重传感器分别安装在最外边两根薄壁型钢两端的切口内，安装在称重传感器承力点上的固定支承就是秤体的承力支点，既减化了承力传力机构，又节省了秤体高度，这是一种很有发展前途的秤体结构。

对于大型电子平台秤，可利用有限单元法进行等强度和刚度计算，采用抗弯刚度大的型材和轻型波纹夹心钢板等。

2.模块化

对于大型或超大型的承载器结构，如大型静动态电子汽车衡等，已开始采用几种长度的标准结构的模块，经过分体组合，而产生新的品种和规格。

以（5、6、7）m长的同宽度3种标准模块为例，由单块、二块、三块到四块分体组合，可以组合成长度为（5～28）m的22种规格的分体式秤体结构。

当然在实际应用中，根据各行业用户的需要，选择其中10余种常用的标准规格即可。

这种模块化的分体式秤体结构，不仅提高了产品的通用性、互换性和可靠性，而且也大大地提高了生产效率和产品质量。

同时还降低了成本，增强了企业的市场竞争能力。

3.集成化

对于某些品种和结构的电子衡器，例如小型电子平台秤、专用秤、便携式静动态电子轮轴秤、静动态电子轨道衡等，都可以实现秤体与称重传感器，钢轨与称重传感器，轨道衡秤体与铁路线路一体化。

如秤体与称重传感器一体化的便携式静动态电子轮轴秤，多用硬铝合金厚板制成。

其结构原理是经过固溶热处理强化的铝合金板，或通过在4个角上钻孔和铣槽分别形成4个悬臂梁型称重传感器；

或在铝合金板的底面铣出多个对称的盲孔和盲槽形成整体剪切梁型称重传感器。

这就使得秤体与称重传感器合二为一，即铝合金板既是秤体台面又是一个大板式称重传感器。

以后者结构的10t便携式动态电子轮轴秤为例，其尺寸为720mm×

550mm×

32mm，重量约为23kg。

4.智能化

电子衡器的称重显示控制器与电子计算机组合，利用电子计算机的智能来增加称重显示控制器的功能。

使电子衡器在原有功能的基础上，增加推理、判断、自诊断、自适应、自组织等功能，这就是当今市场上采用微机化称重显示控制器的电子衡器与采用智能化称重显示控制器的电子衡器的根本区别。

5.综合性

电子称重技术的发展规律就是不断的加强基础研究并扩大应用，扩展新技术领域，向相邻学科和行业渗透，综合各种技术去解决称重计量、自动控制、信息处理等问题。

例如在流量计量专业，如果按照传统的理论和方法建造一套标准大流量测量系统，价格相当昂贵。

如果采用称重法即质量流量法，只要将重量和时间测量准确，大流量的测量问题就迎刃而解了。

对某些商用电子计价秤而言，只具备称重、计价、显示、打印功能还远远不够，现代商业系统还要求它能提供各种销售信息，把称重与管理自动化紧密结合，使称重、计价、进库、销售管理一体化，实现管理自动化。

这就要求电子计价秤能与电子计算机联网，把称重系统与计算机系统组成一个完整的综合控制系统。

6.组合性

在工业称重计量过程或工艺流程中，不少称重计量系统还要求具有可组合性，即测量范围等可以任意设定；

硬件能够依据一定的工作条件和环境作某些调整，硬件功能向软件方向发展；

软件能按一定的程序进行修改和扩展；

输入输出数据与指令可以使用不同的语言和条形码，并能与外部的控制和数据处理设备进行通信。

三、结束语

我国的电子衡器要打入国际市场。

参与国际竞争。

就必须执行国际法制计量组织制定的国际建议并要有国际水平的技术与装备、有国际水平的质量。

这就要求企业以技术为先导、以质量为中心、以管理为基础，努力提高制造技术与制造工艺水平，稳定产品质量。

增强国际市场竞争能力。

面对与国际先进水平的差距和我国国民经济持续发展的大好形势，我们的态度应该是明确的，就是要从观念上、技术上和管理上迅速赶上，瞄准先进、与时俱进、迎接挑战、开拓创新、以提高制造技术与制造工艺水平为突破口，主要解决电子衡器中的工程化产品的定型设计。

生产工艺，质量保证，可靠性考核等规模生产中的关键技术与工艺，提高批量生产能力，使我国的民族衡器工业走上健康持续发展的轨道。

数字式地磅和模拟式地磅的区别是什么

Ⅰ根本区别在于：

数字式汽车衡的重量感应元（传感器）采集传输出来的信号直接为数字信号，众所周知，数字信号不会受传输距离、温度、湿度、电磁场干扰而发生变化，固能保证称重显示数据与原始采集数据的一致性。

Ⅱ数字式汽车衡的偏载调试完全由微电脑完成，消除了因手工调试而引起的调试误差，贮存在微电脑中的调试数据也不会因振动、温差等因素发生变化，固保证了称重数据的精确度与长期稳定性。

数字式汽车衡的安装调试方法

一、引言

数字式传感器和数字式仪表技术的发展，数字式称重系统现在已逐渐成为称重技术领域的新宠，以其调试简便高效、适应现场能力强等优势正在称重技术领域展露头角。

其中在汽车衡和静态轨道衡上的应用最为普遍。

数字式汽车衡因为采用数字称重技术，构成方式与传统的模拟汽车衡存在较大的差异，首先，数字式汽车衡的仪表（或计算机）和传感器之间的接口属于数字通讯（一般为RS485通讯方式）接口，仪表直接接收的是传感器送出的数字信号，传输线长度可达1000米；

而普通的模拟式汽车衡仪表和传感器之间的接口属于模拟接口，仪表首先接收传感器的模拟信号，然后再对其进行A/D转换后才能进一步处理，传输距离一般在20～30米。

其次，由于数字式汽车衡接收的是数字信号，调整角差时直接在仪表中通过软件来处理，而不像模拟式汽车衡那样，需要调整接线盒中的电位器来达到调整角差目的。

这些明显的差异，也就决定了数字式汽车衡在安装调试时存在诸多有别于模拟式汽车衡的地方。

二、数字式汽车衡的安装调试方法

前面已经提过，数字式汽车衡采用的是数字式传感器，传感器一般直接输出的为RS485方式的数字信号，所以，组成汽车衡时即可采用数字式称重仪表，也可直接采用计算机配专用软件。

两种构成方式在安装调试上无太大区别，为描述方便，下面都以数字式仪表为例予以说明。

第一、数字式仪表和数字式传感器的接口连接：

这是数字式汽车衡的安装调试的关键。

首先要明确接口中各引脚的定义。

数字传感器一般均采用RS485通讯方式接口，但由于使用习惯和设计习惯等差异，这中间又存两线制和四线制RS485接口方式的差异，连接时需要加以区分。

两线制的RS485接口属于我们常规使用中见的最多的一种方式，传感器输出总共5根线，分别为：

屏蔽线、电源正、地（GND）、接收正/发送正（A/T+）和接收负/发送负（B/T-），可以配接两线制和四线制RS485接口的数字仪表。

接口连接方式如下图1所示：

（图1）2线制RS485传感器与4线制RS485和2线制RS485仪表接口方式

四线制RS485接口的传感器一般输出线为7根，包括：

屏蔽线、电源、地线（GND）、接收正（＋R）、接收负（-R）、发送正（+T）、发送负（-T）等。

四线制RS485接口的传感器，一般只能连接提供4线制接口的仪表，强烈建议不要使用在两线制接口的数字仪表上，否则会出现数据通讯故障。

接口方式如图2所示。

注意，无论那种接线方式，接线时首先一定要确保电源线连接正确，尤其在整个秤安装完毕后通电调试

二、前，一定要仔细核对和检查电源线接线的正确性，否则极易造成数字传感器内部电路损坏。

图24线制RS485传感器与4线制RS485仪表接口方式

三、数字式汽车衡安装前的准备工作（前期预备调试）：

安装前，应认真做好以下准备工作，为后面的安装和调试提供便利。

1.首先确定数字传感器所使用的通讯速度、数据格式以及通讯字符串格式等与数字仪表内部定义的是否一致。

数字式仪表和数字式传感器以RS485通讯方式连接，所以通讯速度（波特率）、数据格式（包括数据位数、停止位位数、校验方式等）必须一致；

同时，通讯数据和命令要能被正确解析，通讯字符串格式也必须与仪表收发的字符串格式一致。

例如：

HBM的数字传感器，就具有9600和19200两种通讯波特率，7位和8位两种数据位数，校验方式也存在无校验、奇校验和偶校验等3种方式，通讯字符串格式也存在Formate1～Formate4等多种，使用前若不确定清除，极易为后面的调试带来很大的麻烦。

如果存在参数不一致，安装前必须先通过数字传感器自带的设置软件将数字传感器的通讯波特率和数据格式设置的与仪表一致。

有些数字仪表如耀华的XK3190-DS1、DS2等具有开机自动检测和设置通讯参数的功能，直接将数字传感器逐个与仪表连接即可完成通讯参数设置。

2.确定数字传感器的自身滤波强度。

数字传感器自身滤波强度的设置没有一个固定的标准，一般能满足现场使用要求即可。

根据现场经验，一般我们建议可将传感器的滤波强度设置的比最终汽车衡工作的滤波强度低1～3个级别。

以HBM的数字传感器为例，假如我们最终的汽车衡实际工作时使用的滤波强度为5级，就可以将HBM的数字传感器设置在4级以下（0.5Hz以上），后续的滤波由仪表完成，一般仪表滤波可设置在3级或3级以上。

如果没有条件修改数字传感器滤波强度，当使用中发现数字数字传感器数据反应过慢时或稳定性差时，也可以通过降低或提高仪表滤波强度方式来达到同样的效果。

3.设置和标识数字式传感器的通讯地址。

设置数字式传感器的通讯地址，有人会习惯于传感器安装完毕后再进行。

为了方便后期安装调试工作，建议最好在传感器安装前完成此项工作。

设置操作即可使用传感器自带的软件，也可使用数字仪表提供的通讯地址设置功能来完成。

对此没有统一要求，用户可根据现场条件选择。

传感器地址最好依照安装次序由小到大编码，例如8个传感器，可依次将通讯地址设为：

1、2、3、4、5、6、7和8。

每个数字式传感器设置完毕后，最好在传感器醒目位置及与接线盒的接口端做出明显的标识，便于后续的安装和连

三、接。

4.数字式传感器最大输出码值的确认。

数字式传感器最大输出码值（即满量程输出码值）一般用户会不大去关心，其实最大输出码值与汽车衡最终的所能达到的计量精度及示值稳定至关重要。

由于汽车衡都采用多个传感器，且每个传感器实际使用的信号范围一般都在1/3～1/4F.S内，如果最大输出码值为30,000码，若每个传感器使用1/4量程信号，则每个传感器实际最大输出码值为7500码，假如整个秤体由8个传感器构成，则秤体满量程实际输出为60000码。

如果秤最终按1/5000的精度来标定，则每个d＝12码，这样的话，传感器每跳动6码就会产生1个分度的跳动，从而导致最终示值不稳定；

同时，对于秤最终零位处理也带来诸多问题。

所以，建议用户一定要注意将传感器最大输出码值设置的足够大，比如HBM的数字式传感器，最好确保满载输出为100万码。

四、数字式汽车衡的秤体安装

数字式汽车衡的秤体安装要求，与一般模拟式汽车衡的安装要求一样，也需要做到基础平整可靠，传感器和秤台接触良好，每个传感器受力相对均匀等。

个别用户都会有这样一个错误的观点：

认为数字式汽车衡由于进行的是数字方式，可调整的范围极其大，所以不必严格要求每个数字传感器受力均匀。

数字式汽车衡数字调角差的范围的确很大，无论传感器受力差异再大，都能修正过来；

但是，现场经验证明，这样调试的结果都是暂时的，在使用一段时间后，角差和线性都会发生较严重的改变，导致计量准确度变差。

同时，我们发现，在传感器受力不均匀的情况下，数字角差修正的精度也不太理想。

一般，我们在一台数字式汽车衡安装完毕后，应先在仪表上设置完传感器的相关参数（包括传感器类型、数量、每个角位对应的传感器等），并对秤进行一次简单标定，然后用尽可能接近满量程的重物（例如汽车配载砝码）在秤台上来回压2～6次，以保证秤台各部分稳固，传感器垂直受力。

压完后要能看到秤台压在空秤时可靠回零，否则需检查秤台和传感器是否存在安装问题，基础是否存在不实等问题，问题解决后再重压秤台2～3次，查看秤回零情况。

当整个秤体回零理想后，通过查看空秤时每个传感器输出的码值来初步评估传感器受力情况，我们通过下面的例子来简要说明以下评估的方法。

一台数字式汽车衡秤体，共安装了8个数字式传感器，地址分别为1～8，分别分布在八个角位（即安装位置），如图3所示。

图3数字式汽车衡秤体平面示意图

评估方法：

在空秤状态下查看各角位传感器内码，符合下面三个条件，说明秤台安装良好,传感器受力相对均匀：

1）角位一和八、二和七、三和六以及角位四和角位五内码相差不是很大（经验值：

差值在20%以内，越小越好）。

2）角位一、四、五、八之间内码相差不是很大，角位二、三、六、七之间内码相差不是很大（经验值：

3）角位二、三、六、七的码值近似的约为角位一、四、五、八码值的两倍左右。

上述举例的方法和原则同样适用于4个和6个或8个以上数字式传感器的数字式汽车衡。

从图3读者也可以看出，数字式传感器的安装也尽可能的按地址顺序有规律的排布，这样会给后面的角差调整提供诸多方便。

五、数字式汽车衡的角差修正

当前面所有工作完成后，就可以开始对数字式汽车衡进行角差修正。

角差修正前建议最好对仪表进行一次简单的标定，然后再开始压角和调整角差。

一般数字式汽车衡仪表都提供手动和自动两种角差修正方法，使用哪一种方法全都依赖个人习惯。

笔者建议最好先自动修正角差，然后通过手动进行微调修正，这样，最终可得到非常理想的校正结果。

完成了角差修正，就可以开始对称进行标定和其它计量性能检测了。

结束语

数字式称重系统是新兴的称重技术，也是未来称重技术发展的一个方向。

它以其诸多便利和优点正在为越来越多的人接收和喜爱。

数字式汽车衡是数字式称重系统中最具代表性的产品之一，通过对它安装和调试方法的简单介绍，我们不难发现，数字式称重系统的安装和调试既有它独特的地方，又与普通模拟称重系统存在很多相似之处。

四、如何选用传感器称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。

用传感器茵先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。

环境给传感器造成的影响主要有以下几个方面：

（1）高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。

对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器；

另外，必须加有隔热、水冷或气冷等装置。

（2）粉尘、潮湿对传感器造成短路的影响。

在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。

不同的传感器其密封的方式是不同的，其密闭性存在着很大差异。

常