1. <nav id="o82ge"><center id="o82ge"></center></nav>
    <rp id="o82ge"></rp>

    page contents 5544444

    檢重機

    新聞banner
    您當前的位置 : 首 頁 > 新聞 > 技術資訊

    大皮重小秤量雙傳感器電子平臺秤的設計

    2020-09-17 00:00:00

    大皮重小秤量雙傳感器電子平臺秤的設計

    賈恒信 段鵬 余康 中航電測儀器股份有限公司,西安 710119

    要:本文通過對大皮重小秤量電子平臺秤的基本要求分析,提出了采用雙杠桿 平衡大皮重、雙數字式傳感器測量物料的方法,達到平衡或減少大皮重,提高平臺秤稱 量分辨率和準確度的目的,有效的解決了大皮重小秤量電子平臺秤的精度問題,從而保 證了大皮重小秤量物料的計量。

    關鍵詞:大皮重;小秤量;雙杠桿平衡;電子平臺秤 去年,我們公司接到國內某核料企業生產線需物料稱量的項目,其料罐重約 300Kg, 而所計量的物料僅 15Kg,要求準確度 0.05%FS,靜態測量,這是典型的大皮重小秤量案 例;依據核料企業生產線現場的實際需求,我們決定采用電子平臺秤結構形式完成此項 目;目前國內外平衡皮重的有杠桿平衡法、調整差分放大器反相端電壓平衡法、改變電 阻應變式傳感器橋臂電阻平衡法三種方法,其中的調整差分放大器反相端電壓平衡法和 改變電阻應變式傳感器橋臂電阻平衡法可以簡單的平衡去除皮重,而這兩種方法平衡的 電子秤仍需選用大量程稱重傳感器完成測量,唯有杠桿平衡法的電子秤可選用小量程傳 感器,但杠桿平衡法比另外兩種平衡法結構復雜, 并且杠桿本身也會引人誤差, 從而影 響了電子秤的準確度,同時這三種平衡法多用于配料和包裝等行業的工業生產線上的電 子秤,而用于電子平臺秤結構形式的卻很少;既要保證平衡去除皮重,又要保證電子平 臺秤的精度要求,為此,經研究分析,采用雙杠桿平衡法和選用數字式小量程雙傳感器 測量物料的方法,達到平衡或減少大皮重,提高電子平臺秤稱量分辨率和準確度的目的; 本文通過對該電子平臺秤的秤體結構原理、主要部件的設計特點以及數字式小量程傳感 器和數字儀表的選擇的介紹,供同仁們參考和探討。

     2 1 電子平臺秤的秤體結構原理 1.1 秤體結構原理 用于該電子平臺秤中杠桿平衡法是把料罐(被稱物)置于秤體的上臺面上,通過四 個球頭支柱分別置于杠桿的一端, 在杠桿的另一端放置一配重物, 從而使傳感器受力 適量減小。如圖 1 所示, 設兩杠桿的拉式稱重傳感器受力分別為 WC1、WC2 ,配重物的 重量為 WP , 料罐和被稱物的重量為 WZ , 被稱物重量為 M ,假設被稱物對每一杠桿一 端施力分別為 m1、 m2 ,配重物對每一杠桿另一端施力分別為 1 p 、 2 p ,根據杠桿和力 平衡原理, 則有: m m W 1 2 Z + = (1) 1 2 P p p W + = (2) W W W W Z P C1 C2 = + + (3) m L W L p L 1 1 C1 C1 1 P1 · = · + · (4) m L W L p L 2 2 C2 C2 2 P2 · = · + · (5) 在秤體設計時, L L L 130mm 1 2 = = = ,L L L 130mm C1 C2 C = = = , L L L 776mm P1 P2 P = = = , W W M C1 C2 + = 則有(4)、(5)式為: m L=W L p L 1 C1 C 1 P · · + · (6) m L=W L p L 2 C2 C 2 P · · + · (7) (6) 、(7)式相加得: 1 2 C1 C2 C 1 2 P (m m ) L=(W +W ) L (p p ) L + · · + + · 則有: W L=M L W L Z C P P · · + · , 因此,配重物選擇為: W W L-M L / L P Z C P = · · [ ] (8) W W -M 130/ 776=0.167 W -M P Z Z = · [ ] [ ] 3 可見, 適當選取配重物, 稱重傳感器受力就與稱量物品重量成正比, 而選擇適當 的杠桿比例,可以很容易的平衡掉適量的皮重,從而克服了大皮重占去大部分傳感器信 號的 A / D 轉換有效位數而降低電子秤分辨率的弊病。 圖 1 平臺秤秤體結構原理示意圖 該電子平臺秤秤體采用雙杠桿結構和雙傳感器測量形式,一方面是為了保證秤體總 體結構對稱和平衡,另一方面又對電子平臺秤秤臺四角誤差的調修更加容易,即通過傳 感器先調修平臺秤的偏載誤差,然后調修相應邊的角差;為保證電子秤的準確度,杠桿 的結構合理性也須認真考慮。

    1.2 主要部件的結構 圖 2 電子平臺秤秤體結構圖 電子平臺秤秤體結構見圖 2,秤體外形尺寸為長為 1200mm,寬為 1200mm,高為 189mm, 其由上臺面、支撐臺面(即下臺面)、兩套杠桿、配重塊、兩只稱重傳感器、兩塊數字 模塊、接線盒和數字儀表等組成,上臺面下由四個浮動支柱浮動支撐,四個浮動支柱分 別壓在兩套杠桿的一端,而兩只傳感器和配重塊連接掛壓在兩套杠桿的另一端,為了便 4 于傳感器的安裝、維修和平臺秤調試,兩只傳感器和接線盒安裝在支撐臺面(即下臺面) 的外側,兩塊數字模塊安裝在接線盒內,接線盒和數字儀表相連接,該電子平臺秤系統 組成見圖 3。

    該平臺秤結構中,將傳感器和數字接線盒安裝于平臺秤支撐臺面(即下臺面)的外 側,除保證傳感器、接線盒的方便安裝和調校外,最主要的是保證了該平臺秤的維修性。 3 電子平臺秤系統組成圖 1.2.1 雙杠桿的結構 該電子平臺秤秤體雙杠桿結構示意圖見圖 2,從圖中可以看出,每一杠桿的支點(見 圖 1 中的支點 1 和支點 2)根據平臺秤秤體結構和穩定的需要一分二,即每一杠桿采用 雙臂梁結構;在垂直杠桿臂方向上懸掛于平臺秤秤體支撐臺面(即下臺面)四字形結構 的其中一中梁上,兩杠桿分別從相對杠桿的支點中梁下通過,相互交錯,保證配重桿臂 盡可能的長,使得配重盡可能的輕;四個浮動支柱分別壓在兩杠桿短臂的連接懸吊梁上 (懸吊點與支點的結構形式同),配重梁則懸吊在兩杠桿的長臂上,這種結構保證了配 重和料罐橫向力對杠桿和平臺秤準確度影響較小。

    1.2.2 浮動支柱的結構 圖 4 浮動支柱結構組成圖 浮動支柱的結構組成見圖 4,由橡膠體、球頭支柱和球頭組成,球頭分別 固定安裝于兩杠桿短臂端的連接懸吊梁上,球頭支柱裝于球頭上,橡膠體與球頭支 柱為一體;一臺平臺秤需要四套浮動支撐,四個橡膠體分別支撐于平臺秤的上臺面的下 部的四個平底窩中,因此,平臺秤的上臺面通過四套浮動支撐與兩杠桿為浮動連接,這 5 與四個傳感器的球頭壓頭或“不倒翁”壓頭支撐一臺面的普通平臺秤的結構相類似,以 確保因平臺秤上臺面變形以及料罐的沖擊等因素不會影響平臺秤的精度。

     1.2.3 杠桿各支點的結構 圖 5 杠桿支點結構組成圖 該平臺秤除支撐臺面(即下臺面)四角的四個支腳和上臺面下的四個浮動支柱外, 其他支點、支撐或者浮動連接點等均采用杠桿支點的結構形式,杠桿支點結構組成見圖 5 所示,其由調節墊片、平墊片、螺栓、彈簧墊片和薄金屬鋼帶等組成,杠桿支點采用 懸吊式結構,無通常刀子、刀承組成的支點結構易磨損、擺動、微位移、不易微調杠桿 臂比等缺點。這種懸吊式結構可以很好的保證支點的準確定位和穩定,同時也能減小或 消除因橫向力或者力矩對杠桿和傳感器的影響,在調校平臺秤偏載時,也可方便的通過 調節墊片的厚度,調節杠桿臂長的微長,保證平臺秤的偏載誤差在標準要求的范圍內。

     2 傳感器與數字儀表的選擇 該平臺秤作為數字式稱重系統與常見的稱重系統一樣,其數字傳感器也是在稱重傳 感器內部或者接線盒內采用高集成化和高智能化的處理單元, 將模擬信號進行 A/ D 轉 換、濾波等預處理并進行數字化補償后, 輸出數字信號。數字式稱重儀表或所用電腦實 時采集各傳感器輸出數據并進行處理后,進行顯示;其主要特點是:(1)數字式稱重系 統, 可對該系統內的每一只傳感器單獨尋址,從而可對每只傳感器進行監控、故障辨認, 以及可以單獨處理每只傳感器的稱重信息,大大提高了稱重系統的控制能力、靈活性和 更加智能,該特點為該平臺秤內的兩傳感器進行調整、調校平臺秤的偏載創造了條件; (2)秤臺標定后,每個傳感器的零點值和滿載(凈輸出)值存儲在儀表或電腦軟件中, 對秤臺進行再次校正時,可與前次標定的數值進行比較,這個特點使該稱重系統中傳感 器的穩定性監控變的簡單;(3)數字稱重系統可以直接處理每一只傳感器經數字處理單 6 元處理提供的原始稱重數據,使得每只傳感器相當于可提供高于 20bit 的分辨力,即相 當于1, 000, 000 個計數, 兩只傳感器的系統就可提供2×1, 000, 000 個計數供分析, 就該稱重系統而言, 這樣高的分辨力的傳感器再結合對傳感器高精度的補償(如:溫度 補償、線性補償等),完全滿足該平臺秤的高分辨率要求。 該平臺秤選擇的是中航電測新研發的數字模塊,其非線性高達 0.001%,內部精度為 ±1050000(A/D20bit),使用溫度范圍為-10℃到+50℃,采集速度優于 100 次/s;稱 重傳感器選用中航電測生產的兩只滿量程 15Kg 的平行梁結構的鋁質傳感器; 數字式儀 表選擇的是可以很方便與中航電測數字模塊兼容的耀華研制的 XK3190-DS7 稱重儀表, 可靠實用,完全可滿足該平臺秤的要求; 根據軍工對稱重系統的要求,我們對該儀表、數字模塊等元器件逐個進行了溫度性 能試驗和篩選,以保證平臺秤的長期穩定性好。

    3 結語 隨著現代制造業的高速發展,產品自動生產線需求不斷增加,作為控制和計量用電 子秤將越來越多,類似這種大皮重小稱量的平臺秤也常會用到;本次該平臺秤交付用戶, 經現場調試和使用,達到了其生產線稱重計量的要求與用戶滿意。

    參考文獻 [1] 蔣天炎. 平衡秤微機控制系統的設計,《工程設計學報》, 2000(3):57-59 [2] 傅忠良. 提高大皮重電子秤分辨率的幾種方法. 自動化儀表與裝置,1995,4. [3] 賈恒信.基于數字式智能飛機稱重系統準確測量飛機的輪距 ,衡器,2015.9. 作者簡介: 賈恒信(1964-),男,中航電測儀器股份有限公司 技術專家/研究員級高工。 Tel:13891619565 E-mail:hxjia@zemic.com.cn。 段鵬(1982-),男,中航電測儀器股份有限公司工程師。 Tel:13259253384 E-mail:pduan@zemic.com.cn 陜西省西安市雁塔區西部大道 166 號中航電測儀器股份有限公司軍品事業部 余康(1983-),男,中航電測儀器股份有限公司 工程師。 Tel:13991629855 E-mail:171185300@qq.com。 陜西省西安市雁塔區西部大道 166 號中航電測儀器股份有限公司軍品事業部

    文章來源:中國衡器網——作者:賈恒信 段鵬 余康 發表日期:2016年4月


    標簽

    0

    最近瀏覽:

    相關產品

    相關新聞

    聯系人:耿先生                                                電話:021-37788045

    手機:18616768663                                        傳真:021-37788045 

    網址:www.chef-kimizuka.com                                 地址:上海市松江區洞凱路565號 

    全國服務熱線:

    18616768663

    021-37788045

      微信公眾號