称重变送控制器仪表的解析

孔令文 巩伟 宋勇

摘要：称重变送控制器集称量显示、控制和重量信号变送于一体，被人们广泛的应用各种称重、测力、配料等多个方面的内容。从实际应用情况来看，称重变送控制器在使用的时候具有安装操作方便、测量精准的特点。文章在阐述称重变送控制器原理结构的基础上，就其应用功能和软硬件设计问题进行探究，旨在促进称重变送控制器在更多领域的应用。

关键词：称重变送控制器；原理；结构；应用

称重变送控制器是一种集合多种承重、测力、配料、称量数据采集的场合，在使用的过程中仪表的形式多样，但是功能和结构基本相同，在具体使用的时候会根据实际要求来控制承重的物体，从而形成一个闭环测控系统，实现对所测量物体的完整测量。为了有效防止测量误差的出现，在具体测量应用操作的过程中需要相关人员加强对称重变送控制器仪表使用的关注。

一、称重变送控制器原理和结构

称重变送控制器是以一体化单片微电脑为核心、标定和基本设定工作参数应用相关设备进行保存，之后由传感器输出重量信号，并由放大器进行放大处理。二阶低通在经过滤波器处理之后，会将处理之后信息送到高精度的A/D转换器中，之后以数字量、微电脑的形式转入到处理器中，进行运算处理。第一，高速定量分装系统。高速定量分装系统主要由微机控制承重传感器的承重系统进行操作，在操作的过程中能够结合实际情况输出相应的控制信号，在信号的作用下执行定值称量操作。称重变送控制器系统主要由MCS-51单片机和V/F电压频率变换器组成，BCD拔码盘是定值设定输入器，在使用的时候能够输出和重量成正比的信号。在定值分装控制系统中，称重传感器深刻影响电子秤的测量精准度。第二，电子皮带秤的数学应用原理。新型电子皮带秤测量系统皮带驱动传送机械部分和传统的电子皮带秤相同，系统构成包含齿轮盘、磁电式的转速传感器等，能够有效测量称重变速控制器的转动轮转动速度。

二、称重变送控制器仪表的硬件设计

称重变送控制器硬件设计的基本思想是在满足承重变送器高精确度要求的基础上，结合软件算法，在控制器設计的时候尽可能采取有效方式来降低硬件设计成本。称重变送控制器涉及到硬件滤波、前置放大器、参考电压网络、多路模拟开关、可编程放大器等。

（一）可编程放大器

称重变送控制器信号处理的基本范围是0-36mV，在使用的过程中要求在其中的量程变化需要是无级的。但是从当前数字增益的实际情况来看，放大器的PGA使用不仅成本费用高昂，而且也无法满足实际设计应用需求。放大器增益计算公式具体如下所示：K=1+100K/Rg。这样设计的一个重点内容是选择一种精确度高的数字电位器，在数字电位器的作用下更好的满足精益设计变化需求。在使用的过程中为了避免出现温漂引起的电位器电阻变化问题，可以将可编程放大器的增益变化范围设定我在25.2-211.8之间。

（二）A/D转换器

A/D转换器应用某公司设计的24位转换器，这种类型的转换器应用电荷平衡技术和极低噪声的可编程增益斩波稳定测量放大器，在达到24位的时候分辨率能够计算出结果。这种转换器内置可编程增益放大器是PGJA，它的模拟输出能够直接处理各种传感器的输出信号，并结合实际情况简化传感器的接口设计。为了能够更好的满足设计需求，在内置增益级别的基础上额外设置一个1，从而有效提升多级可编程数字滤波器的使用成效和赫兹转换频率。另外，在转换器的内部还会额外配备一个自校正系统，在该系统的作用下能够有效消除A/D转换器本身存在的误差，解决系统通道失调的问题。

（三）六线制长线补偿法

传统的四线制补偿法在使用的时候存在以下三个方面的问题：第一，在改变电缆长度之后会出现承重结构的系统误差。第二，在温度发生变化的时候，电缆电阻在使用的时候也会出现称重误差。第三，在激励电源不稳定的情况下会出现称重误差。为了解决四线制补偿法应用问题，相关人员研究出了六线制长线补偿法，在应用这种方法之后有效提升了转换器指标的稳定性。

（四）控制模块的模式功能

第一，料位秤的模式。在控制模式选项CF是0的时候，仪表会以料位秤的模式进行控制，工作流程如图一所示。第二，配料秤的工作模式。在配料秤工作模式CF是1的时候，仪表会以配料秤的模式进行控制，具体工作流程如图二所示。第三，定值秤模式。在控制模式的选择项CF是2的时候，仪表会以定值的模式来开展相关控制 工作，具体过程如图三所示。

三、称重变送控制器仪表的安装和接线

（一）称重变送控制器仪表和承重传感器的连接

在承重变送控制器和承重传感器连接的时候需要计算出传感器的测量里程是否和仪表匹配，为了得到精准的测量结果，在测量操作的时候需要关注以下几个测量数据：第一，秤砣的量程；第二，固定荷载；第三，传感器的使用个数。

（二）现场布线技术的使用要求

第一，仪表在和多个传感器并联操作的时候需要额外使用补偿接线盒，从而在一定程度上避免出现因为传感器灵感度不够而引发的测量误差。第二，传感器到仪表之间输出的模拟信号线要应用屏蔽电缆。在使用屏蔽电缆的时候，屏蔽电缆的电缆层需要和在仪表的另外一端进行单独接地操作。第三，传感器和补偿接线盒之间的连线距离误差需要控制在10m以内，不长接线盒和仪表要使用专门的屏蔽电缆，以六线的形式进行连接，且连线距离需要控制在80m以内。第四，仪表变送输出。电流信号接口和终端显示器进行连接的时候，二者之间的距离需要控制在200m范围内，电压信号在50m范围内要能够被清楚的感知。

四、称重变送控制器仪表滤波技术

称重变送控制器数据信息的收集会受到外界随机信号的干扰，在这样的发展背景下为了消除这种干扰，提升信号质量，需要在传感器和A/D转换器之间额外增加有源或者无源头的吕滤波网络，在添加滤波网络之后形成模拟滤波器，应用模拟滤波器对信号实施频率滤波。但是从实际使用情况来看，模拟滤波器在使用的时候会受到电容量的干扰，在低频的状态下往往无法获得足够的数据信息。而数字滤波的应用则是能够提升数据信息处理的精准性。数字滤波在称重变送控制器仪表中应用的时候会涉及到两种数字滤波算法。第一，防脉冲干扰平均数值滤波。在脉冲干扰比较严重的地区不能使用一般的平均值算法，而是需要在去掉称重变送器原始数据信息的情况下对每个数点连续采样八次，在去掉两个最大值和最小值之后，取剩下数字的平均数值，打造采样数值队列，为二次滤波操作提供支持。第二，滑动平均值滤波。在应用滑动平均值滤波的时候需要先在RAM中打造一个数据缓冲区，之后将获取到的八个防脉冲干扰平均值滤波数据复制到数据缓冲区上，计算出这八个数据的平均数值。

结束语

综上所述，在社会经济和科技的发展下， 称重变送器被人们广泛的应用到社会生产管理的方方面面，在这样的发展背景下，为了能够提升称重变送器的应用成效，文章从硬件构成、系统原理、仪表安装和接线操作等方面探讨了高精读称重变送器的设计问题，旨在通过多方优化设计不断提升称重变送器的精准度。

参考文献：

[1]王忠福.高精度称重变送器设计[D].大连理工大学，2005.

[2]王钰捷.称重变送控制器仪表的解析和应用[J].设备管理与维修，2018（10）.

[3]李睿.智能温度变送器在称重控制系统中的应用[C]//依托国家资源战略、提升行业技术

[4]水平、做大做强域内企业、共谋中西部有色金属工业科学发展——2013.2013：98-100.