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数字汽车衡的构成
发布时间:2010/10/15   浏览次数:30393 次 【字号:

数字汽车衡的构成

数字式汽车衡主要由数字式传感器、数字式接线盒以及数字式汽车衡仪表组成。

1、 数字式传感器

数字式传感器的概念是与输出模拟信号的模拟传感器相对而言的,数字式传感器是指可输出数字信号的传感器。现阶段使用的数字式传感器大体构成如下:

1.1  数字式传感器工作原理

1)传感器的毫伏信号从应变计输出后,直接到放大器的前端。模拟段的信号专用导线长度只有很短的8毫米,最大限度的保证导线不会引入误差和电磁信号干扰。   

2)模拟信号经过超低噪音精密仪表放大器放大后送至A/D转换器。A/D转换采用较高精度的转换器,保证模拟段的信号几乎没有任何损耗和引入任何干扰,确保信号转换无误差。

3)数字传感器的核心处理器CPU(控制单元)对A/D转换器输出的数据进行计算和处理。主要是对各种环境参数变化引起的弱小误差进行计算和修正,其中包括:零点修正、线性修正、灵敏度温度修正、重力加速度修正、滞后补偿、蠕变补偿、零点跟踪等。 

4)CPU把处理好的数据通过RS485接口输出。RS485信号能实现工业级通讯,最远通讯距离可达1.2Km,可在恶劣的电磁干扰背景环境下可靠工作。

1.2  数字式传感器的特点

数字式传感器与模拟传感器相比,具有以下特点:

1)抗干扰能力强,稳定性好:输出数字信号,克服了模拟传感器由于小信号而带来的抗干扰能力差的问题。

2)信号传输距离远:数字传感器常规都采样数字通讯传输方式进行数据传输,容易实现远距离的传输。

3)高测量精度和分辨率:由于采用数字方式,客服了模拟传感器在高精度细分测量时细小信号无法正确良好传输的缺陷,实现了模拟式传感器无法实现的细分精度。

4)可多路测量,每个传感器单独访问和直接读数。

1.3  数字传感器的接口

数字式传感器与数字仪表之间的信号传输一般都采用命令式数字通讯方式来进行,如RS232RS485等,其中以RS485方式最多。RS485通讯的特点是传输距离远,通讯可靠性高,可以实现以总线为基础的多设备网络方式通讯等特点。

RS485通常有半双工和全双工两种工作方式,半双工方式通讯双方采用一组信号线进行数据交换,一方(AB)发送时另一方(BA)只能接收,不能双方同时发送数据或接收数据。而全双工方式的通讯双方通过两组信号线分别做为数据发送和接收,通讯双方在发送数据的同时均可接收数据。

半双工方式的主要特点是连接简单,成本低;但通讯的速度以及可靠性比全双工方式差,尤其总线上挂接的设备多时尤为明显。全双工方式避免了上述缺点,但接线复杂,成本偏高。

以上两种通讯方式在数字式传感器中均有用到。采用半双工方式的数字传感器通常被称为四线制(两根信号线加两根电源线)数字传感器,采用全双工方式的数字传感器通常被称为六线制(四根信号线加两根电源线)数字传感器。四线制数字传感器和六线制数字传感器的引线定义如图4所示。六线制传感器由于其全双工的工作模式决定了性能和可靠性等方面优于四线制数字传感器,现场适应能力远比四线制数字传感器强。

1.4 数字传感器的选择

数字传感器的选择一般根据以下几个指标:

1)数字传感器的线制:推荐选择六线制。

2)数字传感器的最大输出码:宜大不宜小。一般选择在50万码以上,推荐选择100万码或以上。数字传感器码值的大小决定了其组成系统所能达到的精度以及各项计量指标,码值越大越容易实现高准确度的调校和测量,这一点与要求模拟仪表的AD码越大越好的道理一样。现在市面上以3万到10万码的数字传感器居多,现场应用的结果均表现出计量精度、角差等不理想。

3)数字传感器的功耗:越小越好。功耗决定了数字传感器的工作稳定性以及总线传输距离。功耗小可使信号衰减小,供传感器的电源损耗低,有利于传感器稳定工作,长距离信号传输。

4)端口防护能力:应选择有防护、防护功能多、防护功能可靠的数字传感器。数字传感器由于A/D转换功能和通讯功能等电子电路模块在模拟传感器中的植入,传感器接口的电源有了严格的极性要求、更高的信号端口抗静电、防浪涌等要求。所以必须选择有端口防护和防护功能多的数字传感器。建议至少应有电源反接保护、端口抗静电保护。

5)数字模块安装位置选择:宜内置(嵌入式)不宜外置(背包式)。数字模块内置可有效避免模拟信号受干扰以及环境温度等因素的影响,杜绝硬件作弊,而外置式由于仍旧存在较长的模拟信号传输线路,易受干扰和环境因素影响,防硬件作弊能力差。

6)传感器参数安全可靠性:数字传感器内存储有诸如地址编号、传感器校准参数、修正参数、数据格式等诸多参数,一旦丢失或遭到破坏,数字传感器就会工作不正常甚至“瘫痪”。

2  数字式接线盒

数字式接线盒是数字式汽车衡仪表连接数字传感器的专用接线盒,是将多个数字传感器并接成传感器接口总线的一种接线板。数字式接线盒只起接线作用,没有模拟接线盒的信号调节功能。所以数字式接线盒内一般没有信号调节的电位器,这也是数字式接线盒与模拟式接线盒的最大区别。

数字式接线盒通常可分为四线制和六线制两种。四线制数字接线盒主要用于连接四线制数字传感器;六线制数字接线盒通常应用在六线制传感器的接线,也可用在四线制数字传感器的接线上。

3  数字汽车衡仪表

数字式汽车衡仪表直接处理数字传感器输出的数字信号,即可与每个传感器单独进行数据交换,也可批量处理所有传感器输出的信号。

根据所配数字传感器的接口通讯工作方式,数字汽车衡仪表分四线制和六线制两种;由于数字汽车衡仪表跟数字传感器以数据通讯方式进行信号传输,所以根据兼容数据通讯协议的种类及数量,又分为专用数字式汽车衡仪表和通用数字式汽车衡仪表。

数字式汽车衡仪表的特点:

3.1 具有安全可靠的传感器端口防护功能:

a.电源抗浪涌防护。

b.高达15KV的静电防护。

c.具有防雷击保护。

3.2 强接口驱动能力;标准产品可直接连接16个数字式传感器。

3.3 丰富实用的数字式调试功能:

a.具有自动识别和手动设置传感器的类型、数量、安装位置的功能。

b.数字传感器地址修改、查看的功能。

c.具有数字传感器受力是否均匀的检查功能。

d.自动、手动角差修正的功能。

e.多段线性修正的功能。

f.具有手动线性修正的功能。

g.具有分度值切换的功能。

 

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