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1前言
隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各類電子衡器應(yīng)運(yùn)而生，并且發(fā)展和推廣應(yīng)用的速度異常迅猛，徹底顛覆了傳統(tǒng)的計(jì)量方式和計(jì)量設(shè)備，極大地促進(jìn)了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而，由于電子衡器從原理和構(gòu)造來(lái)講比較復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障，非專業(yè)人員將束手無(wú)策，即使是專業(yè)人員借助于儀器儀表和工作經(jīng)驗(yàn)，處理起來(lái)有時(shí)也是很困難的。一般而言，電子衡器由稱重傳感器和稱重儀表（又稱“二次儀表”）所組成，其工作機(jī)理是由稱重傳感器將被稱對(duì)象的力信號(hào)轉(zhuǎn)換成毫伏級(jí)的模擬電壓信號(hào)，該模擬電壓信號(hào)被送進(jìn)稱重儀表，進(jìn)過(guò)前置放大、濾波、模／數(shù)轉(zhuǎn)換（A／D）等，在電子計(jì)算機(jī)或微處理器的協(xié)調(diào)下，將稱重?cái)?shù)據(jù)顯示出來(lái)，并完成許多運(yùn)算及其他功能。目前大量使用的電子衡器中多采用電阻應(yīng)變式稱重傳感器，電子衡器常見(jiàn)的故障有稱量不準(zhǔn)確、零點(diǎn)漂移嚴(yán)重及顯示不穩(wěn)定等，這類故障有可能是稱重傳感器及其線路所致，也可能是稱重儀表自身故障。究竟是哪個(gè)方面出了問(wèn)題，在檢查和判斷時(shí)往往令人費(fèi)解。本文介紹兩種能夠模擬稱重傳感器輸出信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器，在檢修電子衡器時(shí)，從稱重儀表上拔掉稱重傳感器的插頭，將該信號(hào)發(fā)生器直接替換上，當(dāng)即就能判斷出故障的范圍，如稱重傳感器一側(cè)還是稱重儀表一側(cè)。現(xiàn)分別介紹如下。
2通用型稱重信號(hào)發(fā)生器
2.1電路原理
一般中小型電子衡器的稱量量程相對(duì)較小，通常在數(shù)百千克至數(shù)十噸之間，稱重傳感器的供橋電壓也相對(duì)較低，一般在5V～15V之間，因而有別于大型的電子衡器。這里介紹的稱重信號(hào)發(fā)生器的電路是根據(jù)電阻應(yīng)變式稱重傳感器的電路原理簡(jiǎn)化而來(lái)的，如圖1所示。

圖1中的A、B兩端為激勵(lì)端，連接稱重儀表的供橋電源；C、D兩端為輸出端，連接稱重儀表的稱重信號(hào)輸入端。顯然，以上四個(gè)接線端對(duì)應(yīng)于電阻應(yīng)變式稱重傳感器的四個(gè)接線端。
2.2電路參數(shù)選擇
由于中小型電子衡器的供橋電壓UE一般在5V～15V之間，而通常所用的電阻應(yīng)變式稱重傳感器的靈敏系數(shù)為S=1mV／V～2mV／V，若取S=2mV／V、UE=15V，則在額定載荷下要求稱重信號(hào)發(fā)生器的最大輸出電壓為：
Uo(max)=S·U=2(mV/V)·15V=30mV
電位器RP1一般可選用阻值為1kΩ的多圈型。為實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)Uo在0mV～30mV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并使得通過(guò)RP1與其并聯(lián)電阻R3中的電流在3mA以內(nèi)，就應(yīng)首先確定R3的阻值。從圖1可知，（RP1//R3）的等效電阻為：
30(mV)/3(mA)=10Ω    (1)
由此得出RP1和R3的阻值關(guān)系為：
（RP1·R3）（RP1+R3）≈10Ω    （2）
根據(jù)式（1）和電阻的并聯(lián)規(guī)律可知，R3的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于RP1，所以式（2）左端的分母近似等于RP1，因此推算出R3=10Ω，取供橋電壓UE=15V，則電路的總電阻為：
R1+(RP1//R3)+R2=15(V)/3(mA)=5kΩ    （3）
在式（3）中，由于5kΩ遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于（RP1//R3），所以（RP1//R3）在此可忽略不計(jì)，這里取R1=R2，由此可得：
R1=R2=2.5kΩ
至此，已經(jīng)全部確定了圖1中各個(gè)電阻的阻值，其中R1=2.5kΩ；R2=2.5kΩ；R3=10Ω；
RP1=1kΩ。
3大型電子衡器用稱重信號(hào)發(fā)生器
大型電子衡器一般指電子軌道衡和一些特種大型電子衡器，其稱量量程均在100t以上，雖然有的電子汽車衡的稱量量程也有很多一百多噸的，但它的稱重臺(tái)面下裝置的稱重傳感器較多，通?？蛇_(dá)8只～12只，而電子軌道衡等通常只裝設(shè)4只稱重傳感器，所以其載荷量就大，供橋電壓也較高，通常為12V～24V?；谝陨峡紤]，適用于大型電子衡器的稱重信號(hào)發(fā)生器如圖2所示。

圖2中的“UE”端接12V～24V的供橋電源正極；“ZJ”端為信號(hào)輸出端；“⊥”端為輸出信號(hào)的接地端；A、B兩端為激勵(lì)端，用以模擬電阻應(yīng)變式稱重傳感器的形式，避免供橋電源空載。
4選材與制作
對(duì)于以上兩種稱重信號(hào)發(fā)生器，對(duì)元件的要求雖然并不苛刻，但還是要有一定講究的。為了精細(xì)地調(diào)節(jié)信號(hào)輸出電壓，電位器RP1必須選用多圈旋轉(zhuǎn)精密類線繞式電位器，如WXD7-23或WXD2-53型等，其中WXD2-53型附帶指示刻度盤，觀察一下該指示刻度盤，電位器滑動(dòng)臂的停滯位置就一目了然，還可通過(guò)指示刻度盤的指示值很容易換算出信號(hào)輸出電壓，使用起來(lái)相當(dāng)方便。可選用之列的多圈電位器的外形如圖3所示。

對(duì)于圖1和圖2中的各個(gè)固定電阻，原則上應(yīng)選用溫度系數(shù)小、穩(wěn)定性好的金屬膜電阻或類似性能的電阻。
把全部元件安裝在一小塊電路板上（如環(huán)氧樹脂玻璃纖維板或制成PCB形式），到電子市場(chǎng)購(gòu)買一個(gè)DIY產(chǎn)品的小盒子，將電路板用自攻螺釘固定到盒子里。電路的各個(gè)端子對(duì)外連接方式要以方便使用為目的，可以采用與稱重儀表相匹配的插頭線連接的方式（如矩形插頭座、航空插頭等），也可以從盒子里引出幾條導(dǎo)線（圖1為4條，圖2為5條），以利于和不同的稱重儀表相連接。常用的CD1型矩形9線插頭座的外形如圖4所示，其中左圖為兩種矩形插座，右圖為矩形插頭。制成的稱重信號(hào)發(fā)生器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示。制成的稱重信號(hào)發(fā)生器的外形如圖6所示，其中左圖為主機(jī)，右圖為信號(hào)插頭線。

5結(jié)束語(yǔ)
該稱重信號(hào)發(fā)生器的電路簡(jiǎn)單，取材容易，制作方便，現(xiàn)場(chǎng)使用效果好，減少了許多盲目性和繁雜的實(shí)驗(yàn)，避開(kāi)了彎路和誤判，大大地提高了檢修的工作效率。運(yùn)用該儀器不僅能夠在檢修時(shí)判別故障的范圍，當(dāng)與高精度的電壓表配合時(shí)（用以觀測(cè)輸出信號(hào)電壓），還可以粗略地進(jìn)行定量檢驗(yàn)或校驗(yàn)。

作者：王水成

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