电子路灯维修车衡的构成与称重原理 路灯维修车出租, 高明路灯维修车出租, 高明路灯维修车租赁 电子路灯维修车衡集合了机械设计与制造技术、传感器技术、现代计量技术、信息处理技术、计算机与通信技术、工业控制技术等多项技术，除计量功能外，还具有监测、管理等多种功能，称量范围由几吨到几百吨甚至上千吨，其广泛应用于仓储贸易、交通运输、工矿企业等部门。根据称重传感器类型不同，电子路灯维修车衡分为模拟式电子路灯维修车衡与数字式电子路灯维修车衡，它们的称重原理相同。由于价格等原因，模拟式电子路灯维修车衡仍然占据目前路灯维修车衡市场的主导地位。模拟式电子路灯维修车衡主要由承重传力机构（秤体）、高精度模拟称重传感器、称重显示仪表三大主部件组成，由此可完成路灯维修车衡基本的称重功能。当被测载荷加载在路灯维修车衡秤体上时，其重量通过秤体传递到称重传感器，得到一个与被测载荷重量成比例的电压信号，经放大、滤波、A/D转换和MCU处理，获得被测载荷的重量，并通过显示器显示称重结果。本章以目前流行的模拟式电子路灯维修车衡为研究对象，介绍电子路灯维修车衡的构成和主要部件的工作原理，阐述路灯维修车衡称重原理，详细分析模拟式电子路灯维修车衡多路称重传感器串联、并联与混联三种常见电路联接方式的工作原理，比较三种联接方式的特点，并结合三种联接方式指出电子路灯维修车衡存在的缺陷与不足。
模拟式电子路灯维修车衡主要由承重传力机构（秤体）、高精度模拟称重传感器（对于数字式电子路灯维修车衡，则为数字称重传感器）、称重显示仪表三大部件组成，由此可完成路灯维修车衡基本的称重功能。图中，模拟接线盒用于多路称重传感器输出信号的集中累加；钢球、承载座等组成传力复位机构，其与秤体等一起，完成将被测载荷的重力准确传递给称重传感器，以减少附加称重误差。
称重传感器的工作原理, 称重传感器作为电子路灯维修车衡的关键部件之一，其性能直接决定了路灯维修车衡称重的准确性与稳定性。电子路灯维修车衡采用的电阻应变式称重传感器将4个电阻应变片粘贴在弹性敏感元件上，然后以适当方式组成惠斯登电桥。当称重传感器不承受载荷时，弹性敏感元件不产生应变，粘贴在其上的应变片不发生变形，应变片的19电阻不变，电桥平衡，输出电压为零；反之，当被测载荷加载在路灯维修车衡秤体上时，称重传感器承受载荷，应变片电阻改变，电桥失去平衡，传感器输出与被测载荷重量成比例的电压信号。称重传感器的工作原理如图2.2所示。称重传感器电桥电路图，设4个应变片的电阻分别为R1、R2、R3、R4，电桥电源电压为Us，则惠斯登电桥输出电压Uxi为 当称重传感器承受载荷，并且4个应变片的阻值相等时，μ为弹性元件的泊松比；∆R为应变片的电阻变化值。由于传感器承受载荷时，横向粘贴的应变片R1、R4被拉伸，阻值分别增大∆R1、∆R4；纵向粘贴的应变片R2、R3被压缩，阻值分别减少∆R2、∆R3。由于RRΔ<<1，因此忽略分母含μ的项，称重传感器的输出（即惠斯登电桥输出电压）与应变片电阻变化量的代数和成正比。称重传感器由于受温度、材料特性、机械加工工艺、电阻应变片粘结材料与粘结工艺等因素的影响，必须对其进行温度补偿、蠕变补偿、非线性补偿和滞后性补偿，以提高传感器的准确度和稳定性。
秤体的工作原理与设计要求电子路灯维修车衡的秤体一般包括接受被测载荷的承载机构，秤桥结构、限位机构以及由承载座与钢球等组成的传力复位机构等，其主要功能是将被测载荷的重力传递给称重传感器。设被测载荷的质量为mx，重量为G，重力加速度为g，秤体的力传递系数为K1，则加载至称重传感器的力F为11gxF=KG=Km. 目前主要有全钢结构与钢筋混凝土结构两种类型秤体，由于秤体是路灯维修车衡主要称重误差源之一，因此不管哪种类型，都要求秤体：（1）具有足够的刚度与强度，能够确保载荷通过称重传感器的加载轴线准确地传递到传感器上，并有良好的传力重复性；（2）不传递力矩，能够减少横向力（非被测重量）向称重传感器的传递，并起到缓冲作用；（3）允许称重传感器在误差范围内产生移动或转动，但接触面间不应因摩擦21力而产生称重误差；（4）能够减少温度造成的膨胀变形和受力产生的应变变形对称重结果的影响；（5）应具备良好的稳定性和可靠性；（6）应便于加工、安装、调试和维修。
称重显示仪表的工作原理, 模拟式电子路灯维修车衡的称重显示仪表将模拟接线盒中的多路称重传感器输出电压信号之和，经放大、滤波、A/D转换后，通过MCU处理，以质量单位给出指示值，同时通过打印机打印称重结果或经过通信接口将称重结果传送至用户管理上位机。同时称重显示仪表利用键盘电路，可实现路灯维修车衡分度数的设定、最大秤量的设定、分度值的调整、静态调零、去皮、车号与序号的设定、自检功能设定、打印设定等功能。称重显示仪表原理框图如图2.3所示。图中，称重显示仪表主要由放大电路、滤波电路、模数转换电路、MCU、通信接口电路、显示电路、键盘电路等组成。当被测载荷（载重路灯维修车）加载在承载器时，分布在秤体下方的多路模拟称重传感器输出微弱的称重电压信号，通过模拟接线盒，利用串联、并联或混联等电路联接方式将各称重电压信号集中累加，得到一个与被测载荷成比例的电压信号，经称重显示仪表中的放大、滤波、A/D转换和MCU处理，获得最终的称重结果，并根据键盘输入内容，显示、打印称重结果，或将称重结果传送至用户管理上位机，完成被测载荷的称重。
多路称重传感器串联信号累加。S1,S2,…,SN分别为N路称重传感器；Us1,Us2…,UsN分别为N路称重传感器通道的电源电压；Uo为N路称重传感器串联后总输出电压；W1,W2,…,WN为路灯维修车衡的角差调整电位器，用于补偿路灯维修车衡的偏载误差。N路称重传感器串联等效电路。Rw1,Rw2,…,RwN22为N路称重传感器通道的输出等效电阻，U1,U2,…,UN分别为N路称重传感器输出等效电压。N路称重传感器串联后，总的输出电压Uo为, 总的输出等效电阻Ros为设SFi为称重传感器i的载荷灵敏度，Fmaxi为称重传感器i的额定量程，Fi为称重传感器i承受的载荷力，则称重传感器i的输出Ui为，siU为称重传感器i电桥两端的电压，为称重传感器i的输入等效电阻。设Gi为称重传感器i承受的载荷重量（包括秤体重量和被测载荷重量），pi为载荷力与载荷重量的转换系数，则载荷力Fi，，ksi为采用串联方式时第i路称重传感器的增益，为路灯维修车衡多路称重传感器采用串联方式的称重模型。由式（2.11）可知，N路称重传感器串联后，总的输出是各路称重传感器承受载荷重量的加权之和。
多路称重传感器并联信号累加。S1,S2,…,SN为N个称重传感器；Us为称重传感器通道的电源电压；Uo为N路称重传感器输出总电压；W1,W2,…,WN为路灯维修车衡的角差调整电位器，通过调节W1,W2,…,WN可以补偿路灯维修车衡的偏载误差，以减少称重结果误差。 Rw1,Rw2,…,RwN为N路称重传感器通道的输出等效电阻，U1,U2,…,UN分别为N路称重传感器的输出等效电压。根据节点电压法，N路称重传感器并联后，总的输出电压Uo为, 总的输出等效电阻Rop为设'siU为称重传感器i电桥两端的电压，Ri为称重传感器i的输入等效电阻，kpi为采用并联方式时第i路称重传感器的增益，多路称重传感器采用并联方式的路灯维修车衡称重模型。，N路称重传感器并联后，总的输出是各路称重传感器承受载荷重量的加权之和。
多路称重传感器混联联接方式一般有先并联后串联和先串联后并联两种方式，它们的工作原理相同。（1）先串联后并联的混联信号累加, 先串联后并联的M×N路称重传感器混联等效电路。首先求解各串联支路的输出等效电压与输出等效电阻。第j串联支路的输出等效电压为jU%，输出等效电阻为jR%，ks-pji为多路称重传感器采用先串联后并联的混联方式，第j串联支路中称重传感器i的增益。（2）先并联后串联的混联信号累加图2.9为先并联后串联的M×N路称重传感器混联等效电路。首先求解各并联支路的输出等效电压与输出等效电阻。设第j并联支路的输出等效电压为jU%，输出等效电阻为jR%，kpij为第j并联支路中称重传感器i的增益；Gij为第j并联支路中称重传感器i承受的载荷重量。为多路称重传感器采用混联方式的路灯维修车衡称重模型。M×N路称重传感器的混联后，总输出是各路称重传感器承受载荷重量的加权之和。
三种联接方式比较理想情况下，各称重传感器的载荷灵敏度SFi、输入等效电阻Ri和量程Fmaxi都一致，各称重传感器通道的电源电压Usi与输出等效电阻Rwi均相等，各称重传感器的载荷力与载荷重量转换系数pi相同，各偏载调节电位器有效电阻阻值Wi相等（即无需调整偏载误差），即对于串联方式，总输出电压Uo和总输出等效电阻Ros分别可改写为281max1, 总输出电压Uo和总输出等效电阻Rop分别可改写为, 对于先串联后并联的混联方式，理想状态下，两者混联方式（即先串后并与先并后串）总的输出电压与总的输出等效电阻相同，它们的称重原理一致。理想状态下，可知：（1）串联方式时，总的输出电压Uo与各称重传感器承受载荷重量之和1NiiG=∑成正比；并联方式时，总的输出电压Uo与各称重传感器承受载荷重量之和的1/N（即11NiiGN=∑）成正比；混联方式时，总的输出电压Uo与各称重传感器承受载荷重量之和的1/M成正比。因此，并联方式的多路传感器总输出电压最小。（2）串联方式时，总的输出等效电阻Ros为各称重传感输出等效电阻的N倍；并联方式时，总的输出等效电阻Rop为各称重传感输出等效电阻的1/N；混联方式时，总的输出等效电阻Ros-p或Rop-s为各称重传感输出等效电阻的N/M。因此，并联方式的总输出等效电阻最小。实际应用时，串联方式要求各传感器通道的电源电压相等且浮置（即需要多个独立电源），增加了工程难度，同时串联方式总的输出等效电阻为单个传感器输出电阻的N倍，降低了模拟接线盒的带负载能力，因此目前这种联接方式应用越来越少。混联方式由于要求称重传感器数目较多，且也存在要求各传感器通道的电源电压相等且浮置等问题，实际应用较少。并联方式可以采用同一电源分别给各路称重传感器通道提供电源，大大方便了工程应用，同时并联方式总的输出等效电阻为单个传感器输出电阻的1/N，增强了模拟接线盒的带负载能力，但是其总的输出电压较小，因此需要设计较大放大倍数的调理电路和高精度的A/D转换电路。由于高性能运放和A/D转换器的出现与应用，路灯维修车衡多路称重传感器的并联方式得到了广泛应用。
现有的电子路灯维修车衡称重方法存在两个明显的缺陷：30一是现有路灯维修车衡偏载误差不易补偿，称重结果受偏载误差影响大；二是现有路灯维修车衡不具备容错功能，任意一路称重传感器发生故障都将导致整个路灯维修车衡失效。本节以多路称重传感器并联方式为例进行说明，串联、混联方式可采用同样的分析方法。设路灯维修车衡采用相同的称重传感器，各传感器通道的电源一致，现有路灯维修车衡通过人工反复调节接线盒中电位器，即调整式（2.41）中的Wi和Rwi，以改变每路传感器通道增益kpi，从而使得路灯维修车衡各加载点的称重结果一致，达到偏载误差补偿的目的。这种方法操作繁琐，工作效率低，补偿效果差。另外，现有路灯维修车衡在接线盒中通过硬件电路将各传感器输出信号集中累加，任意一路传感器发生故障都将造成整个称重系统失效，即如果第i路称重传感器发生故障（Gi无效），根据式（2.41）可知，总的输出电压Uo将产生很大的误差，从而导致整个路灯维修车衡称重系统失效。因此需要研究一种新的偏载误差补偿方法和容错方法，以提高路灯维修车衡偏载误差补偿的便捷性与准确性，增强称重结果的可靠性。
模拟式电子路灯维修车衡由称重传感器、秤体和称重显示仪表等三大部件构成，本章介绍了它们的工作原理以及秤体的设计要求；详细分析了模拟式电子路灯维修车衡多路称重传感器串联、并联与混联三种常见电路联接方式的工作原理，比较了三种电路联接方式的特点，建立了多路传感器每种联接方式的路灯维修车衡称重模型；并结合三种联接方式分析了现有路灯维修车衡存在的缺陷与不足，指出了应研究一种新的偏载误差补偿方法和容错方法，以提高路灯维修车衡偏载误差补偿的便捷性与准确性和称重结果的可靠性。
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