机电一体化概论 第4-5章

第五节电子秤电子秤是一种装备了电子元件的称重设备。电子秤具有称量速度快、读数方便、适于在较恶劣的环境下工作等优点，并且便于与计算机技术结合而实现称重技术的自动化。因此，电子秤在工矿企业、能源交通、商业贸易和科学技术等部门得到广泛应用。电子秤的种类繁多，这里只介绍一些应用较为广泛的电子秤。一、电子秤的称重精度概念1．称重精度电子秤的称重精度一般用一个比例系数来表示：）％（％满量程称重量最大称重误差称重精度＝..100SFFullScale2．四角误差对于案秤和台秤都存在由于被称重物在秤台上放置的位置差别造成的称重误差。二、案秤案秤是一种小型的秤，其最大称重量不超过25公斤，多用于商业贸易。根据案秤的工作原理可分为机械式案秤和电子计价秤两大类。1．机械式案秤机械式案秤可分为杠杆式和弹簧式两种，下面介绍一种典型的杠杆式案秤—单标尺游铊增铊并用案秤，其工作原理如图所示。罗伯威尔机构2．电子计价秤电子计价秤的量程一般在3～15公斤，并带有计价功能。在电子计价秤上采用了以铝合金为弹性体材料的双复梁式结构的称重传感器。这种型式的称重传感器精度高（非线性误差0.02%FS，重复性误差0.01%FS），并可通过挫磨修正四角误差，因而可以简化电子计价秤的结构。与机械式案秤相比，电子计价秤具有以下优点：（1）称量速度快；（2）称重精度高；（3）读数准确；（4）能自动计算金额；（5）有许多附加功能（如累计、刨皮等）。三、台秤台秤是一种使用较广泛的衡器，其承载器呈平台状。1．机械式台秤传统的台秤是机械式台秤，其结构为空间杠杆机构，其工作原理可简化为如下图所示。2．机电结合式汽车衡机械式台秤称重速度慢，读数不准确，因此有些厂家将其进行改造，成为机电结合的汽车衡。3．电子汽车衡电子汽车衡是一种典型的电子化台秤，其机械结构和电子电路具有代表性。最简单的电子汽车衡的结构原理如下图所示。目前，电子汽车衡大多采用无基坑型式。在称重量较大或秤台较长的情况下，秤台高度较高。为了降低秤台高度（这是电子汽车衡的技术关键之一），电子汽车衡生产厂家采取了一些措施。有的电子汽车衡采用了以下结构。由于电子汽车衡的结构属于梁式结构4maxPlMWM有些电子汽车衡采取了增加支点的方案为了避免直接增加支点造成的秤台上翘，可以采用柔性铰结构。有些电子汽车衡采用分段梁结构为了减少传感器的数量，有的汽车衡采用了以下结构四、电子皮带秤电子皮带秤用来称量皮带机上输送物料的重量。1．称重原理设皮带上输送的物料是均匀分布的，皮带运行的速度是恒定的，在某一时间间隔t内，皮带输送的物料的重量W为W=qvt式中q－皮带上单位长度的物料重量，kg/m;v－皮带的运行速度，m/s。在生产实际中，皮带上输送的物料不是均匀分布的，而且皮带的运行速度也有一定变化，即)(tqq和)(tvv因此皮带输送物料的重量W应该考虑这一动态变化情况。当时间间隔为dt时，由于dt时间间隔非常短，在dt时间内皮带输送的物料重量为dttvtqdW)()(在时间间隔t内，皮带输送物料的重量为tdttvtqW0)()(在工程实际应用中，一般用求和来代替积分计算ttvtqW)()(由上式可看出，要称出皮带上输送物料的重量需要准确测量皮带上单位长度的物料重量和皮带的运行速度。（1）q(t)的测量方法在皮带机上卸去几个相邻的托辊（1－6个托辊），装上一个称重的皮带秤架，秤架上安装与卸去托辊数量相同的托辊。用称重传感器可测出秤架段皮带上的物料重量Q(t)。再考虑秤架段皮带的长度L，就可得到皮带上单位长度物料的平均重量：LtQtqtq)()()(（2）v(t)的测量一般在皮带机的返程皮带处安装一个测速辊，返程皮带通过摩擦力带动测速辊转动。测速辊带动一个测速发电机或光电编码器发出与皮带速度相应的电压信号或脉冲信号。LtQtqtq)()()(电子皮带秤称重模型中用平均单位长度物料重量代替瞬时单位长度物料重量是否合理，是电子皮带秤称重是否精确的关键。niittvtqLttvtqW1)()(1)()(3．秤架的结构秤架的结构形式主要有：（1）单杠杆式（2）双杠杆式（3）全悬浮式五、小结1.当机电一体化产品采用单片机进行信息处理后，其功能的开发具有很大潜力；2.在解决一些工程问题时，经常从物理模型和数学模型入手，结合工程上的特点进行适当的数学处理，并选择实用的检测手段。