仪表安装调试工培训讲1

仪表安装调试工培训讲义 一、电子称重仪表基础

1.1什么是电子称重仪表： 1.1.1电子称重仪表的概念

电子称重仪表是：可作为衡器模块的以下电子装置的总称， ——称重指示器

——模拟数据处理装置 ——数字数据处理装置 ——终端

——数字显示器等。 称重指示器

衡器中对称重传感器输出的模拟信号进行模/数转化（可选）和进一步处理，并以质量单位显示操作结果的电子装置。通常我们见到的称重仪表都属于此类。 模拟数据处理装置

衡器中对于称重传感器输出信号进行模数转换和进一步数据处理，但无需显示所处理的数据，而是经数字接口以数字格式提供称重结果的电子装置。该装置可以选择设置一个或多个按键（或鼠标、触摸屏等）对衡器进行操作。

这类产品如：模拟式重量变送器、模拟式称重数据采集卡、数字接线盒等。 数字数据处理装置

衡器中对称重所得的数字信号进行进一步数据处理，但无需显示所处理的数据，而是经数字接口以数字格式提供称重结果的电子装置。该装置可以选择设置一个或多个按键（或鼠标、触摸屏等）对衡器进行操作。 终端

具有一个或多个按键（或鼠标、触摸屏等）用于对衡器操作，通过一个显示器来指示经称重模块、模拟数据处理装置或数字数据处理装置的数字接口传送的称重结果的数字装置。 数字显示器

可非为主要显示器和辅助显示器。

主要显示器是嵌入在指示器或终端外壳内，或作为具有独立外壳的显示器使用（即不带按键的终端）。

辅助显示器是附加的外围设备（可选），它重复显示称重结果和其它主要指示，或提供更多的非计量信息。 1.1.2称重仪表的分类

称重仪表的分类方式很多，比如上面称重仪表的定义就是一种按构成分类方式。 从接口所接的信号类型分为：模拟仪表和数字仪表。

从使用用途可分为：台秤仪表、汽车衡类仪表、控制类仪表、大屏幕显示器、重量变送器等。

从适用行业可分为：专用仪表和通用仪表。

从应用目的可以划分为：商业用仪表和工业仪表。

从计量精度划分，可分为：1级仪表~4级仪表，表示为 、 、 、1.2称重仪表的原理 1.2.1测量原理及特点

电子称重仪表是一种相对测量的仪表，即测量值是相对于衡器空载状态信号的相对变化量。

空载状态下，信号不是绝对不变的，会因为各种影响量的影响产生变化的。所以空载信

号值是一个变化量。称重仪表的诸多测量结果和计量要求都是相对不断变化的空载状态信号规定的。

测量特点：测量信号小、精度高，测量基准会变化。 衡器一般使用的信号都是mV级信号，整个衡器的称量范围内，总的净信号约3~10mV，而使用中的应用测量精度基本上在1/3000~1/10000。

称重仪表一般不使用绝对测量基准，首先变现在AD转化基准不固定。尤其对于大型衡器或测量点与仪表距离较远（＞3米）时，AD基准是浮动基准。 1.2.2称重仪表的信号接口

1.2.2.1 模拟仪表的两种接口方式

模拟仪表接口：一般分为四线制和六线制两种方式。 四线制信号定义： +EX -EX +IN

—— 激励电源正 输出 —— 激励电源负 输出 —— 信号正 输入

输入

-IN —— 信号负

六线制接口定义： +EX -EX +S -S +IN

—— 激励电源正 输出 —— 激励电源负 输出 —— 激励反馈正 输入 —— 激励反馈负 输入 —— 信号正 输入

-IN —— 信号负 输入

四线制接口方式一般用于仪表与传感器连线位置短、传感器数量为1~4只的情况下。四线制法的优点是线路简单，成本低，但仅适用于小衡器，对于温度等引起仪表与传感器间导线阻抗改变导致的输出信号变化这一问题无法消除，即无长线补偿功能。

六线制接口方式是在四线制基础上增加了两路激励反馈信号。激励反馈信号在称重仪表的AD转换电路中用于产生基准电压，实现真正的浮动基准。浮动基准的最大优势是对于温度等引起的仪表与传感器间导线阻抗改变导致的输出信号变化这一问题得以消除。

两种接口的连接方法如图2所示。

图2 模拟仪表四线制和六线制接口

1.2.2.2六线制长线补偿的原理

一般AD转换的关系式如下：

CAD?CMAXVREF?VIN （式1）

CAD AD转换所得的转换结果（AD码）

CMAX AD转换最大值（ADC的最大转换精度）

VREF AD转换基准电压

VIN 仪表输入的传感器信号（此处指经放大器放大后的信号）

称重传感器输出的信号（仪表的输入信号）与激励电压的关系为:

VIN??VEX （式2）

? 传感器输出灵敏度（ mV/V ）

VEX 传感器激励电压（ V ）

当以激励反馈信号作为基准时，仪表到传感器间的连接等效电路如图3所示，由图3可知：

VEX?Vo(1?VREF?Vo(1?iRVo) （式3）

)

iR?isRVo （式4）

i 仪表到传感器间的导线通过电流（对于某一个安装好的衡器，通过电流是固定的） R 仪表到传感器间的导线电阻

VO 仪表传感器端口输出的传感器供电电压

图3 仪表与传感器连接的等效电路 由于VREF端的输入阻抗较大（兆欧级），所以is很小，可以忽略不计，故式4可以变为：

VREF?Vo(1?iRVo) （式5）

由式3和式5可得：

VREF?VEX （式6）

由式1、2、6可得：

CAD??CMAX （式7）

由式7可知，模拟六线制时接出激励反馈信号，以激励反馈作为仪表AD转换基准时AD转换的结果（CAD）与连接导线上的电阻R无关。这就是六线制最关键的优点：长线补偿功能。

1.2.2.3数字式仪表传感器接口

处理数字信号的仪表有多种，基本上均已通讯接口方式设置传感器接口。这里仅以现在最普遍的数字式称重指示器为例来说明（以下简称数字式仪表）。

数字式仪表的接口普遍采用RS485通讯方式，RS485通讯因为存在半双工和全双工两种工作模式，所以对应的也就存在四线制和六线制两种接口方式。

四线制属半双工模式，所以接口定义为：+V（电源正）、-V（电源负）、+R/T（信号正）、-R/T（信号负）。

六线制属全双工模式，接口定义为：+V（电源正）、-V（电源负）、+R（接收信号正）、+T（发送信号正）、-R（接收信号负）、-T（发送信号负）。 数字式仪表的端口驱动能力由输出电源的负载能力决定。注意区分模拟六线制和数字六线制的区别。

1.2.3与称重仪表有关的术语及相关要求 1. 分度值（d）

以重量单位表示的两个相邻示值的差值，即仪表能分辨的最小分重量值（或刻度）。 分度值分为实际分度值和检定分度值两种，分别用d和e表示。实际分度值就是仪表在组成衡器时所使用的分度值。检定分度值是指仪表在分级和检定时所使用的分度值。

相关标准规定，以质量单位表示的分度值必须以1×10k、2×10k、5×10k的形式表示（指数k可以为正数、负数或零）。 2. 分度数（n）

称量值与分度值的商称为分度数。即：

n?Wd

n 分度数

W 重量示值

d 分度值

从上式可知，分度数实际上就是某一重量值对应某一分度值（d）的分度个数。 比如：d=10kg，则1000kg示值对应的分度数n=100。

3. 最大秤量

不考虑添加皮重的最大称重能力。对于称重仪表，也表示根据仪表的分度值和最大分度数确定的最大输入信号。最大秤量通俗的说法就是满量程（或最大的称量范围）。

相关标准规定：仪表可显示的重量示值范围为：满量程加9个分度的示值范围，即：

Wmax+9d （Wmax满量程） Wmax+9d这一重量点被称为极限示值点，超过这一点，仪表应无示值显示。 4. 最小称量范围

衡器中一般规定零点到20d的示值范围为衡器的最小称量范围。

在这个范围内，认为称量可能产生较大的相对误差。 5. 零点和置零 5.1 零点

相当于仪表安装在衡器上时，衡器处于空载状态下且能使仪表示值为零的传感器输出信号值。

称重仪表应具有有零点指示装置，比如零点指示灯。该指示装置在零点偏差在±0.25d时必须运行。对于具有零点辅助指示装置或零跟踪速度不小于0.25d/s的仪表不强制要求设置。

5.2置零

使仪表在空载信号输入时示值调至零点的操作称为置零，也叫做调零。 置零要求：