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上海大華儀表廠在電子稱重系統(tǒng)中采用多個傳感器時,根據(jù)稱重傳感器原理常用的組合方式有串聯(lián)工作方式、全并聯(lián)工作方式、串并聯(lián)混合工作方式三種。
串聯(lián)工作方式是各個傳感器使用獨立電源單獨供橋,輸出端串聯(lián)連接的方式。設(shè)它們橋臂電阻分別為R1、R2,靈敏度分別為S1、S2,供橋電壓分別為U1、U2,滿量程均為F。為了保證正常的串聯(lián)工作狀態(tài),需要滿足S1U1= S2U2。 同理,可證明當(dāng)n個傳感器串聯(lián)工作時,為保證正常工作,也需要滿足S1U1= S2U2= …= SnUn。這就是串聯(lián)工作的基本條件。從這個公式中可以看出,對于串聯(lián)工作的傳感器,不管各個傳感器的參數(shù)如何,理論上都可以通過調(diào)整供橋電壓建立起正常的工作狀態(tài)。當(dāng)然,實際使用中參數(shù)的離散性也不能太大。
其缺點是串聯(lián)相接后,在直流供電的情況下,每個傳感器需要相互獨立的供橋壓電源,否則將破壞電橋電路的原有關(guān)系,增加了設(shè)備的復(fù)雜性和提高了成本。交流供電時,對稱重準(zhǔn)確度要求較高的電子秤來說,其電源變壓器的次級繞組需*相同,這在實際制作時比較困難。再者,串聯(lián)后增大了傳感器的輸出阻抗,容易帶來干擾。目前國內(nèi)電子秤中大部分仍采用這種連接方式,但國外已很少采用,幾乎已被淘汰。
全并聯(lián)工作方式 該方式是各個傳感器的輸入端并聯(lián),使用一個公共電源供橋,輸出也以并聯(lián)的方式工作。 設(shè)它們的靈敏度分別為S1、S2,橋臂電阻分別為R1、R2,供橋電壓分別為U1、U2,滿量程均為F。這兩個傳感器并聯(lián)工作的條件是S1R1=S2R2,顯然,并聯(lián)工作狀態(tài)對傳感器本身的參數(shù)要求是比較高。 同理當(dāng)n個傳感器并聯(lián)工作時可得:S1/R1=S2/R2=…=Sn/Rn。
在稱重顯示器具有較高的靈敏度或高的分辨率的條件下,采用并聯(lián)法較好,因為它只要一個供橋電源,系統(tǒng)簡單經(jīng)濟。但它要求每個傳感器輸出阻抗的平均偏差要小,傳感器系數(shù)的公差也不能太大。否則,當(dāng)幾個傳感器受力不均勻時,輸出電壓的平均值將產(chǎn)生誤差。國外并聯(lián)工作時,大多數(shù)在每個傳惑器的兩輸出端與配接的稱重顯示器之間,接入兩個隔離電阻。由于傳感器的內(nèi)阻是輸出信號的函數(shù),串入隔離電阻能降低電阻變化對輸出的影響。每個傳感器的兩隔離電阻總阻值要相等,這兩個電阻本身也要相等,公差要小,這祥能減小因傳感器輸出阻抗不等或稱重傳感器參數(shù)不一致對傳感器總輸出的影響
試驗表明,當(dāng)并聯(lián)工作的傳感器受載不均勻時,傳感器平均誤差小于0.05%。
串并聯(lián)混合工作方式 這是前述兩種工作方式的綜合,既有串聯(lián)又有并聯(lián)。通常各個傳感器使用獨立的供橋電源,但輸出并聯(lián)連接, 這種工作方式也稱串并聯(lián)方式。
由此可見,串并聯(lián)工作方式既有并聯(lián)工作方式的特點,又有串聯(lián)工作方式相似的地方。它不管所使用的各傳感器參數(shù)如何,均可通過調(diào)整供橋電壓建立起正常的工作狀態(tài),當(dāng)然傳感器參數(shù)的離散性也不能太大。 同樣可以證明,n個傳感器串并聯(lián)工作時的輸出信號Un=Ui,其總輸出阻抗為Rn=R/n。至于一個電子秤的四個傳感器,兩個兩個地串聯(lián)后再并聯(lián)或兩個兩個地并聯(lián)后再串聯(lián),雖然也可以,但實際應(yīng)用中用得不多。
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