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1、数字式汽车衡第一节 数字汽车衡的特点数字汽车衡是应用数字称重技术的电子汽车衡，是未来电子汽车衡技术发展的必然趋势。数字汽车衡有着模拟汽车衡无法比拟的优势：具有测量精度高、抗干扰能力强、智能化、测量适应性强以及防作弊等。由于AD转换直接在传感器内部完成，传感器直接输出数字信号，克服了以往模拟传感器微小模拟信号传输中易受干扰的缺点，增强了系统的抗干扰能力，提高了信号的分辨率和稳定性；也使传感器信号的传输和处理变得更加方便。传感器与仪表之间由于直接采样了数字通讯技术，也为实现远距离的测控和更智能化的汽车衡提供了便利条件。数字式称重仪表由于直接处理数字信号，摆脱了模拟式称重仪表存在“敏感区”的缺陷，仪
2、表的抗干扰和现场适应能力得到很大程度的提升，高精度计量的能力大大加强，为高计量精度的称重系统实现提供了可能，也使汽车衡称重仪表走向高度智能化的发展方向。纯数字信号的传输和处理，杜绝了当前通过改变模拟信号实现计量作弊的可能，增强了汽车衡计量安全性和真实准确性。数字汽车衡的核心技术是数字式汽车衡仪表技术以及构成数字式传感器的A/D转换（数字化）技术。数字汽车衡技术实质上是模拟汽车衡仪表技术向模拟传感器技术领域的一种技术延伸，是模拟汽车衡仪表中A/D转换技术应用于传统模拟传感器技术的成功典范。第二节 数字汽车衡的构成图1 数字式汽车衡组成如图1所示，数字式汽车衡主要由数字式传感器、数字式接线盒以及数
3、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相对于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。图2 数字传感器原理现阶段使用的数字式传感器大体构成为：模拟传感器 AD转换电路 控制单元 数据通讯接口，如图2所示。11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
4、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。12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RS232、RS485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，如图3所示。 （a）半双工 （b）全双工图3 RS485的工作模式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
5、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。图4 四线制和六线制数字传感器的引线定义当前市面上大多数类型的数字传感器为四线制数字传感器，托利多、HBM、苏州仅一以及采用上海耀华DS-A数字模块的数字传感器为六线制数字传感器。一般说来，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。1.3上海耀华DSA1数字化模块：DS-A1是一款用于模拟传感器数字化的AD转换模块，方便实现将模拟传感器升级为高性能数字传感器。采用DS-A1构成的数字传感器特色：1)采用最
6、新的AD转换技术，构成的数字传感器可以输出稳定的100万码。2)兼容HBM公司AD104数字模块通讯协议。3)采用可靠的数据存储技术，彻底解决数字传感器参数被破坏或丢失的问题。4)接口ESD防护，大大降低接口的损害率。5)电源反接保护，防止因接线错误损坏数字传感器。6)优异的抗干扰性能：模块本身良好的电磁兼容性能，决定了由它构成的数字传感器7)抗干扰能力强，性能稳定。DSA1及构成的数字传感器主要技术参数：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：a. 数字传感器的线制：推荐选择六线制。b. 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
7、上。c. 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。d. 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。e. 数字模块安装位置：宜首选数字模块内置（嵌入）式，尽量避免使用外置（背包）式。f. 传感器参数安全可靠性：参数安全程度是很关键的一项指标。2数字式接线盒数字式接线盒是数字称重系统连接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，
8、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：数字汽车衡仪表直接处理数字传感器输出的数字信号，即可和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。根据所能配接数字传感器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种类及数量，又分为专用数字汽车衡仪表和通用数字汽车衡仪表。耀华的XK3190-DS1/
9、DS2仪表属通用数字汽车衡仪表，传感器接口RS485半双工和全双工方式（四线制、六线制）全兼容设计。DS1数字式汽车衡的特点：DS1是一款通用数字仪表：除联接耀华协议（中航电测、广州电测、宁波本原、宁波夏冰等应用厂家）的数字传感器外，还可兼容HBM（AD104C协议）数字传感器、苏州仅一协议（苏州仅一、中航电测等应用厂家）的数字传感器以及本原、博达等厂家自定协议的数字传感器。 DS1可连接485全双工（6线制）的数字传感器，也可以连半双工（4线制）方式的数字传感器。 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。强接口驱动能力；标准产品可直接连
10、接16个数字式传感器。接口最大输出电流可达400mA 电压DC11.3V。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。第三节数字式汽车衡的信号线路联接数字式汽车衡以数字信号处理为核心，传感器输出数字信号与仪表之间采用数据通信方式进行信号传输。1. 数字传感器与接线盒的联接前面说过，数字传感器分四线制和六线制两种方式，下面分别说明一下两种传感器连线接入数字接线盒的方法： 四线制数字传
11、感器接入接线盒：四线制传感器一般使用四线制接线盒。数字传感器与接线盒连接按“同名接线端相连”的原则进行联接，即传感器电源V+接接线盒中的V+，传感器V-接接线盒V-，信号正（T+/R+）接接线盒的信号正（T+/R+），信号负（T-/R-）接接线盒的信号负（T-/R-），如图5、图所示： 图5 四线制数字传感器接入接线盒（四线制接线盒） 图6 四线制数字传感器接入六线制接线盒 六线制数字传感器接入接线盒：六线制数字传感器与接线盒连接也是按照“同名接线端相连”的原则进行联接，即传感器与接线盒之间电源V+接V+，V-接V-，信号发送正（T+）接信号发送正（T+），信号发送负（T-）接信号发送负（T-
12、），信号接收正（R+）接信号接收正（R+），信号接收负（R-）接信号接收负（T-），如图7所示：图7 六线制数字传感器接入接线盒（六线制接线盒）2. 数字接线盒与数字仪表的联接数字接线盒连接仪表是通过一条信号总线连接。接线原则要根据数字传感器的线制来决定。四线制数字接线盒与仪表按“同名端连接”原则进行连接。六线制数字接线盒与仪表是按照“电源同名端连接”，“信号线发送连接接收，正对正，负对负”的原则接线。如图8（a）、（b）所示。 图8 数字接线盒与数字仪表之间的总线联接方法3 XK3190-DS1数字仪表与数字传感器的联接1） DS1与数字传感器的接口定义：采用9芯 D型（针）插座，针脚定义如
13、下：1 -屏蔽线 2 -信号发送负（T-）3 信号接受负（R-） 4 -信号发送正（T+）5 -信号接受正（R+） 6 -电源正（V+）9 -电源负（V-）或（GND） 2）XK3190-DS1数字仪表构成的数字式汽车衡整体接线：由DS1构成的数字式汽车衡整体接线方法如图9所示。图中以六线制数字传感器为例来说明，四线制传感器的连接与此类似，可参照此图联接。图9 DS1构成的数字汽车衡整体接线示意第四节数字式汽车蘅的安装与调试一、 安装准备在数字汽车衡安装前，必须先做好以下检查工作： a) 检查传感器：包括数量，地址，型号，量程等。清点数量是否够，型号是否一致，所用的传感器是否满足次汽车衡的量程
14、要求。所用传感器的地址有无重复，（查看传感器的地址号）。如果出现地址重复则需要将其中一个传感器的地址修改。b) 查秤台：检查称台是否满足要求。c) 检查接线盒：检查接线盒是否是数字接线盒。d) 编角位号：角位是指传感器的安装位置，在传感器安装前应先对角位编号，编号顺序凭个人习惯，只要便于记忆即可，对于数字式汽车衡，建议从某一角位开始按顺时针或逆时针方向编为1，2，3，如图12所示：图12 角位编号示意二、 安装数字传感器分两部分完成；1）安装传感器，2）联接并检查连线。1 安装传感器将确认无地址重复的数字传感器按角位号逐个安装到秤台上，并记录下每个角位的安装的传感器的地址。为了便于记忆和调试参数设置和查看，建议将数字传感器按地址由小到大的顺序依次安装在1，2，3，4号角位。2 联接并检查连线将数字传感器接入接线盒，并检查连线；按要求连接总线，将每个数字传感器按前面讲的接线方法接入接线盒，检查接线是否正确：看电源线是否接对，如果是四线制数字传感器，需查看9芯传感器插头是否做了2、3短路，4、5短路连接；六线制数字传感器需检查信号线是否符合“发对收”的原则，确认无误后再将总线插头接入仪表传感器接口。三、 数字汽车衡的调试完成了数字传感器安装后，便可以开始调试工作。调试工作一般分：数字传感
