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电子汽车衡传输电缆超长引发的问题和解决方案

本文分析了电子汽车衡因传输电缆超出允许长度,造成准确度下降乃至超差的原因,以及采用等值电阻法、六线制法、中继器续程法等方法,在保证地磅准确度的情况下,解决因环境因素延长传输电缆长度的方案。

随着科学技术的发展和生产效率的提高,经营企业在用的地磅逐年增多,经营者与消费者双方由于在称量过程中产生计量纠纷的现象时有发生。造成原因之一是由于地磅的位置与称重的二次仪表之间的距离较远,称重传感器(以下简称传感器)与称重显示器(以下简称显示器)之间信号传输电缆超出允许长度(业内称为长线)。另外信号传输电缆一般都铺设安装在地表以下,并且受温度变化、自然氧化等环境条件的影响,造成地磅准确度下降乃至超差。对此,小编就这一现象的原因和解决方法做以下分析与探讨。

长线连接存在的问题

地磅通常使用四线式的称重传感器,两根电源线、两根信号线,通过传输电缆与显示器连接,传输电缆是定长度、定电阻值的四芯带屏蔽线电缆。有时受使用环境限制,传输电缆必须超出允许长度,即业内称为长线连接。采用长线四线式连接,存在以下现象,影响称重结果:

1)当传感器与显示器之间距离较远,采用长线连接方式,由于传输电缆长度的改变和电源线电阻的变化,导致加在传感器电桥两端的激励稳压源电压产生二次压降变,造成地磅准确度下降,乃至超差。

2)当传感器与显示器之间距离较远,采用长线连接方式使信号线的电阻值发生变化,而导致输出信号发生变化,造成地磅准确度下降,乃至超差。

3地磅设计时考虑到定长度、定电阻值的传输电缆,经检定合格后的地磅在允许使用的环境条件能够保证其测量的准确度。采用长线连接方式,即使检定合格,当环境条件变化时,也会造成地磅准确度下降,乃至超差。

现在业内通常的做法是:因为电缆线的长度增加,其本身的压降增大,则传感器输出到显示器的电压信号变小,为了满足相同的额定量程,调整显示器输入信号的放大倍数,提高其灵敏度的方法对线路损耗进行补偿。这种方法存在以下问题:一是当传输电缆信号弱时或地磅空载时,因干扰信号被放大,显示器的显示值跳变;二是存在(自置零阈)置零准确度的检定不合格现象。针对上述现象,小编做了大量实验,事实证明使用以下方法增加传输电缆的长度是可行的。

长线补偿法

1.等值电阻代换法

地磅标准传输电缆长度为 L1 ,电阻 R1 ,截面积 S1 ;增加长度后输电缆长度为 L2 ,电阻 R2 ,截面积 S2 。电缆长度的电阻计算公式:R = ρ SL

计算公式

2.六线制长线补偿法

六线式长线补偿法是对较长的传输线(一般认为传感器跟二次仪表距离10m以上为远距离传输)造成的误差进行补偿。其补偿原理是这样的:在原有的四芯线式传感器(两根激励电源线)的基础上,再加上两根激励电源检测反馈线,形成六芯线式传感器。如图1所示,此两根激励电源检测反馈线在传感器内部接线处与激励电源对应点短接,把传感器应变电阻桥路两端的供桥电压,通过反馈线直接接至显示器的基准电压输入两端,作为A/D转换器的基准电压。由于取样电路的电流小,反馈线上电压降及反馈线随温度的影响等均可忽略不计。这样,由于传输电缆电阻变化引起供桥电压的改变情况,可通过稳压源和反馈调节作用,对此变化进行补偿,就使传感器桥路端的供桥电压得到较高的稳定度。而后这种接法还可达到比率电压测定长线补偿两个目的。这时,整个地磅的称重准确度只与传感器、模拟前置放大器和A/D转换器这三者的指标有关,而与电缆连线的长短、导线周围的环境温度及供桥电源的稳定性均无关。

电路图

3.中继器续程法

中继器是一个信号放大电路。标准传输电缆的一端连接传感器,另一端连接中继器。准确测量传输电缆的电压降,通过调整信号放大器的可调电阻调节放大器的放大倍数,使中继器的电压输出值等于传感器输出端的电压值。使用信号放大器实现对传输电缆的电压降补偿,减少传输过程中的信号损失。由于中继器是对标准长度传输电缆的电压降进行补偿,信号放大器的放大倍数非常小,实验值在1.0002~1.0005之间,干扰信号对整个测量系统的影响可以忽略不计。一台地磅在无相互干扰的情况下,可以使用多个中继器。

小编通过上述措施,使得电子汽车衡在远距离信号的传输问题得到解决,传输距离可达50米以上,系统稳定,计量精确,从而使地磅在危险、有毒有害、污染等领域得到更加广泛的应用。