淺談數(shù)字式稱重傳感器的優(yōu)越性

數(shù)字式傳感器和數(shù)字式儀表技術(shù)的發(fā)展已逐漸成為稱重技術(shù)領(lǐng)域的新寵，其以調(diào)試簡便高效、適應(yīng)現(xiàn)場能力強(qiáng)等優(yōu)勢正在稱重技術(shù)領(lǐng)域嶄露頭角。以前首秦公司使用的均為模擬式傳感器，現(xiàn)在汽車衡及靜態(tài)軌道衡已經(jīng)全部更新為數(shù)字式傳感器。

一、數(shù)字式汽車衡與模擬式汽車衡的區(qū)別

數(shù)字式汽車衡因?yàn)椴捎脭?shù)字稱重技術(shù)，構(gòu)成方式與傳統(tǒng)的模擬汽車衡存在較大差異。首先，數(shù)字式汽車衡的儀表(或計(jì)算機(jī))和傳感器之間的接口屬于數(shù)字通信接口(一般為RS485通信方式)，儀表直接接收的是傳感器送出的數(shù)字信號(hào)，傳輸線長度可達(dá)1200m。而普通的模擬式汽車衡儀表和傳感器之間的接口屬于模擬接口。儀表首先接收傳感器的模擬信號(hào)，然后再對其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后才能進(jìn)一步處理，傳輸距離一般為(20～30)m。其次，由于數(shù)字式汽車衡接收的是數(shù)字信號(hào)， 調(diào)整角差時(shí)直接在儀表中通過軟件來處理，而不像模擬式汽車衡那樣，需要調(diào)整接線盒中的電位器來達(dá)到調(diào)整角差的目的。這些明顯的差異， 決定了數(shù)字式汽車衡在安裝調(diào)試時(shí)存在諸多優(yōu)越于模擬式汽車衡的地方，在安裝和使用上更加便利。

二、數(shù)字式傳感器及其特點(diǎn)

數(shù)字式傳感器系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電阻應(yīng)變式傳感器基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代微電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)集成而發(fā)展起來的一種新型電子稱重技術(shù)。它是由模擬傳感器(電阻應(yīng)變式)和數(shù)字化轉(zhuǎn)換模塊兩部分組成的。數(shù)字模塊由高度集成化的電子電路，采用SMT表面貼裝技術(shù)制成，主要包括放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、接口電路(RS485)和數(shù)字化溫度傳感器等。它具有以下特點(diǎn)：

首先， 數(shù)字式傳感器采用集成化的A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字化信號(hào)傳輸和數(shù)字濾波技術(shù)，傳感器的信號(hào)傳輸距離較遠(yuǎn)，可達(dá)1200m，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)字傳感器內(nèi)模擬信號(hào)的傳輸距離極短，同時(shí)傳感器外殼(彈性體)本身又是一個(gè)良好的屏蔽罩，僅這兩個(gè)特點(diǎn)就決定了其抗干擾能力的優(yōu)勢，在很大程度上提高了傳感器的穩(wěn)定性。

其次，保密性好，具有防作弊功能，能有效防止遙控器作弊，一旦發(fā)現(xiàn)就會(huì)自動(dòng)采取出錯(cuò)報(bào)警，有力保障了數(shù)據(jù)的安全性與準(zhǔn)確性。使用模擬式傳感器的汽車衡被安裝作弊器的情況比較普遍，首秦公司周圍的幾家有模擬式汽車衡的公司幾乎全被安裝過作弊器，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。由于作弊器本身體積小，加之安裝極其簡便，因此不容易被發(fā)現(xiàn)，給計(jì)量數(shù)據(jù)的安全性造成了極大的隱患。現(xiàn)在首秦公司的大型貿(mào)易衡器(除動(dòng)態(tài)軌道衡外)已經(jīng)全部進(jìn)行了數(shù)字化改造，成為數(shù)字式汽車衡，從而使計(jì)量數(shù)據(jù)的安全性得到了良好的保障，也更好地維護(hù)了首秦公司的經(jīng)濟(jì)利益。

第三， 由于數(shù)字式傳感器具有自動(dòng)采集預(yù)處理、存貯和記憶功能，并具有唯一標(biāo)記，多只傳感器并聯(lián)組秤后可分別檢查每個(gè)傳感器的狀態(tài)，便于故障診斷。首秦公司現(xiàn)在使用的數(shù)字式傳感器為大和公司生產(chǎn)的YCCA-Ⅱ-D型，單只傳感器承載量為50000kg。最初，首秦公司的汽車衡及軌道衡所使用的均為模擬式傳感器，設(shè)備工作狀態(tài)不穩(wěn)定，每次出現(xiàn)問題很難判斷是哪一只傳感器有問題，只能通過打開接線盒檢查每一根傳感器的信號(hào)情況，用排除法逐個(gè)進(jìn)行檢查，花費(fèi)很長時(shí)間才能找到有問題的傳感器。問題解決后還要聯(lián)系質(zhì)監(jiān)局的檢定人員進(jìn)行檢定，檢定費(fèi)用從正常的一年兩次也變?yōu)槎啻?，人力、物力、?cái)力都造成了很大的浪費(fèi)，最重要的是給公司的正常生產(chǎn)帶來了負(fù)面影響。自從進(jìn)行了數(shù)字化的改造以后，以前出現(xiàn)過的諸多問題都已經(jīng)解決，設(shè)備狀態(tài)良好，運(yùn)行比較穩(wěn)定，即使在二期工程投產(chǎn)后，公司每日的進(jìn)料量比以前增加了1倍的情況下， 數(shù)字式傳感器的狀態(tài)仍非常穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)過任何問題，充分證明了數(shù)字式傳感器的優(yōu)越性能及其在實(shí)際生產(chǎn)中起到的重要作用。

三、數(shù)字接線盒

數(shù)字接線盒是英文Digital J-Box的中文名稱，沿用了模擬傳感器的“J-BOX”接線盒名稱。模擬傳感器的接線盒是真正起接線作用的器件，而一般數(shù)字接線盒除沒有顯示功能外，包含了稱重顯示器的基本功能：放大、數(shù)/模變換和數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)字接線盒也可視為沒有顯示器的稱重顯示器。另外，現(xiàn)今的一些數(shù)字接線盒也可顯示稱重值。因此，數(shù)字接線盒和稱重顯示器并無明確的界線。但與工業(yè)中使用的稱重控制儀相比， 數(shù)字接線盒只有通信接口，而沒有控制信號(hào)的輸入口和輸出口，只通過通信接口RS485或RS232連到專用的顯示器或計(jì)算機(jī)。數(shù)字接線盒和數(shù)字傳感器的出現(xiàn)，雖然從表面上看與過去的模擬結(jié)構(gòu)沒有多大區(qū)別，但在理念上確有進(jìn)步。

四、分析與討論

數(shù)字系統(tǒng)可以得到每只傳感器的原始稱重信號(hào)，并可對每一傳感器各自尋址。這樣可對每一只傳感器的稱重狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和分析，實(shí)現(xiàn)了在線故障的檢測;在不影響校準(zhǔn)的情況下更換傳感器;以及在多只傳感器系統(tǒng)中，當(dāng)有一只傳感器發(fā)生故障時(shí)，仍可根據(jù)該傳感器以往的信息，在不更換該傳感器的情況下，使系統(tǒng)在保證一定準(zhǔn)確度的情況下繼續(xù)工作。這對配料系統(tǒng)的情況具有很重要的意義，而這些功能是將傳感器并聯(lián)使用的模擬系統(tǒng)所不能實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)字系統(tǒng)的最主要的特點(diǎn)：第一，每只傳感器具有各自的地址， 可通過RS485等通信接口查詢單個(gè)傳感器的工作狀態(tài)。第二，可以直接獲得每只傳感器的原始輸出信號(hào)，而不是得到一個(gè)由多只傳感器并聯(lián)組合在一起的無物理量相對應(yīng)的未知模擬信號(hào)。正是有了這兩大特點(diǎn)，才使數(shù)字系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了探測、辨認(rèn)、診斷等“智能”化功能。第三，能對傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的軟件補(bǔ)償(如溫度、線性、蠕變等)。從原理上講，只要傳感器的穩(wěn)定性好，就可以經(jīng)過軟件實(shí)現(xiàn)理想的補(bǔ)償。這種方法在對傳感器的補(bǔ)償方面早已得到證明，因此可將傳感器的制造精力主要放在穩(wěn)定性上。