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科普 | 關(guān)于電子天平稱量的原則和結(jié)構(gòu)組成

更新時間:2024-12-23 15:46:00

電子天平是指電子衡器中顯示被稱物的質(zhì)量和稱量狀態(tài)的儀表,也叫稱重顯示器。電子電子天平原為模擬指示式,由誤差放大器、可逆電機、平衡電橋、激勵電源、度盤和指針等部分組成,按自動平衡電子電位差計原理工作。它稱量速度慢,功能單一,準確度低,現(xiàn)已基本被淘汰。現(xiàn)用稱重顯示器為數(shù)字顯示式。

實驗室天平的構(gòu)成

數(shù)字顯示式電子天平的品種很多,圖1所示是其中的一種。數(shù)顯器接受處理的是稱重傳感器輸出的電信號。電信號有模擬量也有數(shù)字量,常見的是幾至幾十毫伏的模擬電壓。數(shù)顯器的電路原理如圖2所示。激勵電源供給稱重傳感器工作電源,同時供給A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換單元基準電壓,其穩(wěn)定度一般在0.1%以上。放大單元通常采用測量放大器結(jié)構(gòu),接受、放大稱重傳感器的信號。放大倍數(shù)一般為數(shù)百倍。濾波單元濾掉從機外混入的和放大器自身產(chǎn)生的電噪聲。A/D轉(zhuǎn)換單元把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,轉(zhuǎn)換位數(shù)通常取二進制數(shù)14位以上。數(shù)據(jù)處理單元是以微處理器為核心,使用外圍支持芯片組成的,它在程序的控制下完成采集數(shù)據(jù)、運算、存貯等一系列操作,處理結(jié)果送到相應(yīng)接口上。顯示單元以數(shù)字或文字、圖表等形式顯示出稱量值和稱量狀態(tài),并可通過接口與外部設(shè)備聯(lián)絡(luò)。

數(shù)顯電子天平的性能包括計量性能、功能、環(huán)境適應(yīng)能力、安全性和可靠性5個方面。與通用的數(shù)字衡器稱重儀表相比,數(shù)顯器具有5個特點:①自帶傳感器激勵電源,使用方便;②采用比率型A/D轉(zhuǎn)換和倍頻技術(shù),計量性能中的長期穩(wěn)定性好;水分測量儀,紅外線水分儀,水分測定儀,水分測試儀,水分檢測儀,水分測試儀,含水率測試儀,③軟件能真切地仿真振動、空秤變動、物料落差等稱量特征,顯示快、準、穩(wěn);④機內(nèi)有空秤置零、零點跟蹤、定標、大秤量、分度位等參數(shù)的設(shè)定單元,改定方便,通用性強;⑤帶輸出接口,能夠聯(lián)接多種外部設(shè)備,方便地實現(xiàn)系統(tǒng)控制。

準確度等級國際法制計量組織(OIML)3號建議規(guī)定,非自動衡器按準確度級別劃分為4個等級。按配用衡器的級別,中國將電子電子天平也劃分為4個等級,并分別冠以與電子衡器對應(yīng)的級別代號:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。每個級別的電子天平的計量大允許誤差為對應(yīng)級別衡器允許誤差的0.7倍。

儀表架構(gòu)其實很簡單,一個電源為全部器件供電,一個AD部分負責(zé)將傳感器的模擬信號放大,模數(shù)轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號,一個中央處理器,也就是常說的單片機(MCU),來處理AD部分讀取到的重量信號,進行一系列的換算處理,好譯碼為可顯示閱讀的信號,顯示在顯示屏上,同時一般還有鍵盤電路,來接受用戶的一些操控,很多儀表還帶有并行打印口,微打驅(qū)動,RS232或RS485接口與上位機或其它儀表互聯(lián)通訊,還有數(shù)字電流環(huán)接口,以連接大屏幕,另外工業(yè)控制用的很多儀表帶有4~20mA電流環(huán)接口,以配接PLC。高檔的還有現(xiàn)場CAN總線或者以太網(wǎng)接口,某些儀表還有USB接口,不過USB由于傳輸距離太近,在電子天平上用途較少,因此也很少有儀表有USB接口。

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