论压力传感器在称重过程中的应用

2017-06-28

   以往工业领域中常用的称重系统大多为机械称重系统,采用质量砝码以及杠杆实现称重的目标。尽管这种方式即使在不同引力状态下无需进行校准值的更改,但事实上控制设备在受较大载重架偏移影响下难以有效运行,尤其在现代工业生产中更侧重于自动化生产,这就要求称重过程中充分利用称重传感器,以电阻应变片式为典型代表,对生产效率的提高具有极其重要的作用。
  1压力传感器的基本概述
  在现代工业生产中追求现代化与自动化的背景下,要求注重对压力信号进行采集并反馈以完成压力控制过程。此目标的实现便需引入压力传感器使压力信号向电信号进行转化,其中的电信号在控制方面具有自动化特征。而其中的压力控制装置便是现代工业物料流动中常用的电子称重系统,其作用在于优化产品生产过程,且可采集物料流动数据,成为管理库存与结算财务等方面的重要参考依据。对其实际应用可从以下两方面进行概括。
  (1)称重系统中压力传感器的主要特点。静态称重系统下压力传感器的应用多集中在如飞机或火车等方面,在吊车秤或轨道衡中的应用较为常见,能够对钢锭或板坯的重量进行确定。而动态称重系统内压力传感器的应用主要指车辆保持运动情况下进行称重,集中在双秤台系统或驼峰称重等范围内。在配料称重系统内压力传感器的应用则体现在如食品行业、炼钢领域或塑料工业领域中。另外在其他许多物料流量控制或技术系统等方面涉及的计数秤、皮带秤等称重系统中也有涉及。由此可总结称重传感器在电子称重系统中的特点主要表现在能够自动将被测力转为电信号。同时需要注意的是为保证实现自动化在称重过程中的实现,需要压力传感器在抗干扰性能、动态响应特性等方面具备足够的优势且可在检测系统的作用下使信号能够显示并进行存储[1]。
  (2)电子称重系统的概述。电子称重系统的应用侧重于利用称重传感器使机械力向电气量进行转化,包括磁性或电阻变化等,这样电信号在由称重传感器进行传输过程中会经过电子称重系统进行处理并放大,使相关的数据信息内容现实与数字显示其中,或者直接在电子数据处理系统中体现出来。对电子称重系统的分析可从分离元件与微机控制两方面进行。其中在分立元件方面,在电子称重系统执行控制作用的线路在利用微处理机前,系统称重准确度主要受电源或其他起器件如放大器等影响。在微机控制方式下,电子称重系统中对数据的处理以及操作顺序的控制只需通过软件执行,尽管电动机启动器或阀门的控制等方面仍要求引用可控硅或晶体管等,但在系统价格的优势较为明显。而电子称重系统中微型计算机的应用,在原理上主要体现在通过数据处理系统、卡片读入器等将重量值向计算机中输入,这样计算机可将其与设定值进行比较,并利用连锁单元启动或关闭阀门,系统灵活性极强[2]。
  2称重过程中电子称重系统的实际运用
  当前传感器在电子衡器中的应用主要体现在电阻应变片方面,其压力传感器改变以往的案秤与码盘秤。据以往学者试验研究发现,在工业或商业领域中电阻应变式的应用所获取的称重值,在误差上不足满量程0.02%,其具体运行原理以及应用方式主要体现在以下几方面。
  (1)电子应变片式秤的结构与运行原理。现代工业领域或商业中应用的电子应变片式称重系统在构成方面,主要包括单片机、传感器以及应变片等方面,其传感器通常选择弹性传感器,而应变片主要以S形双弯曲悬梁特征为主。这种电子称重系统应用时具有一定的数字化与自动化特征,不必进行循环校准,也无需考虑精度问题,同时具备许多如称重、跟踪以及打印等方面的功能,解决传统称重中无法自动校正、去皮重且无法将称重结果显示于称重系统等问题。应用过程中的原理主要体现在以双弯曲梁为主的传感器弹性体,需保证在梁的表面出进行应变片的粘结,以此形成系统的主要电路,系统阻值会受荷载的作用而被拉伸或压缩。
  (2)电阻应变片的补偿措施。为保障称重过程中的误差减小,通常利用相应的补偿措施进行实现测量精度的提高。电阻应变片在应用过程中往往在被控系统,即测量仪表以及应变传感器间串联电桥,其中的电桥具有一定的补偿作用,这样可通过对电位器的调节补偿,使输出电压发生一定变化,零点偏移在系统电压输出方面将被抵消,所以称重系统在空载条件下,对补偿电桥电位器的调节可保证输出电压为零,对此也称其为调零电路。
  (3)逻辑测量电路在电阻应变片结构中的应用。应变式电子秤为在精度、抗干扰能力等方面得到进一步提高,需要在逻辑测量电路方面进行完善,通常在该测量电路中应保证放大器、滤波器、调节器、显示器以及转换器等各部件都将发挥其应有的功能。但单纯利用这种逻辑测量电路仍难以实现自动化控制目标,所以对称重过程中对电阻应变片系统中需引入微处理器,并保证其可与模拟电路兼容。其中微处理器的作用主要体现在解决逻辑电路无法自动称重以及灵活性较低的难题,只需做好关于称重的程序编制工作便可自动进行处理控制称重过程,而且对于其中的数据显示工作、测量值的判断、电路调零、校准系统等方面都可自动完成。因此这种电阻应变片结构,相比传统称重过程中光栅式或机械式的称重系统,具有极为明显的优势[3]。
  3结语
  压力传感器在未来集成技术的不断进步中更侧重于继承测量线路,有利于减小称重装置的体积。实际应用过程中需注重对压力传感器的实际特点与应用原理进行分析,充分利用电阻应变片式称重系统的主要优势包括补偿措施以及逻辑测量电路的应用等,这样才可在屏蔽技术的作用下,逐步实现称重系统自动化控制目标,且在称重系统整体性能如抗干扰能力等各方面得到进一步提高。