淺談數(shù)字式汽車衡的安裝調(diào)試方法

 一、引言
     數(shù)字式傳感器和數(shù)字式儀表技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式稱重系統(tǒng)現(xiàn)在已逐漸成為稱重技術(shù)領(lǐng)域的新寵，以其調(diào)試簡便、適應(yīng)現(xiàn)場能力強等優(yōu)勢正在稱重技術(shù)領(lǐng)域展露頭角。其中在汽車衡和靜態(tài)軌道衡上的應(yīng)用為普遍。
     數(shù)字式汽車衡因為采用數(shù)字稱重技術(shù)，構(gòu)成方式與傳統(tǒng)的模擬汽車衡存在較大的差異，首先，數(shù)字式汽車衡的儀表（或計算機）和傳感器之間的接口屬于數(shù)字通訊（一般為 RS485 通訊方式）接口，儀表直接接收的是傳感器送出的數(shù)字信號，傳輸線長度可達 1000 米；而普通的模擬式汽車衡儀表和傳感器之間的接口屬于模擬接口，儀表首先接收傳感器的模擬信號，然后再對其進行 A/D 轉(zhuǎn)換后才能進一步處理，傳輸距離一般在 20～30 米。其次，由于數(shù)字式汽車衡接收的是數(shù)字信號，調(diào)整角差時直接在儀表中通過軟件來處理，而不像模擬式汽車衡那樣，需要調(diào)整接線盒中的電位器來達到調(diào)整角差目的。這些明顯的差異，也就決定了數(shù)字式汽車衡在安裝調(diào)試時存在諸多有別于模擬式汽車衡的地方。
     二、數(shù)字式汽車衡的安裝調(diào)試方法
     前面已經(jīng)提過，數(shù)字式汽車衡采用的是數(shù)字式傳感器，傳感器一般直接輸出的為 RS485 方式的數(shù)字信號，所以，組成汽車衡時即可采用數(shù)字式稱重儀表，也可直接采用計算機配 軟件。兩種構(gòu)成方式在安裝調(diào)試上無太大區(qū)別，為描述方便，下面都以數(shù)字式儀表為例予以說明。
     、數(shù)字式儀表和數(shù)字式傳感器的接口連接：這是數(shù)字式汽車衡的安裝調(diào)試的關(guān)鍵。
     首先要明確接口中各引腳的定義。數(shù)字傳感器一般均采用 RS485 通訊方式接口，但由于使用習(xí)慣和設(shè)計習(xí)慣等差異，這中間又存兩線制和四線制 RS485 接口方式的差異，連接時需要加以區(qū)分。兩線制的 RS485 接口屬于我們常規(guī)使用中見的多的種方式，傳感器輸出總共 5 根線，分別為：屏蔽線、電源正、地（GND）、接收正/發(fā)送正（A/T+）和接收負/發(fā)送負（B/T-），可以配接兩線制和四線制 RS485 接口的數(shù)字儀表。接口連接方式如下圖 1 所示： 
     
    （圖 1）2 線制 RS485 傳感器與 4 線制 RS485 和 2 線制 RS485 儀表接口方式四線制 RS485 接口的傳感器一般輸出線為 7 根，包括：屏蔽線、電源、地線（GND）、接收正（＋R）、接收負（-R）、發(fā)送正（+T）、發(fā)送負（-T）等。四線制 RS485 接口的傳感器，一般只能連接提供 4 線制接口的儀表，強烈建議不要使用在兩線制接口的數(shù)字儀表上，否則會出現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊故障。接口方式如圖 2 所示。
    注意，無論那種接線方式，接線時首先一定要確保電源線連接正確，尤其在整個秤安裝完畢后
通電調(diào)試前，一定要仔細核對和檢查電源線接線的正確性，否則極易造成數(shù)字傳感器內(nèi)部電路損壞。 
    圖 2  4 線制 RS485 傳感器與 4 線制 RS485 儀表接口方式
    三、數(shù)字式汽車衡安裝前的準(zhǔn)備工作（前期預(yù)備調(diào)試）：
    安裝前，應(yīng)認(rèn)真做好以下準(zhǔn)備工作，為后面的安裝和調(diào)試提供便利。
    1.  首先確定數(shù)字傳感器所使用的通訊速度、數(shù)據(jù)格式以及通訊字符串格式等與數(shù)字儀表內(nèi)部定義的是否一致。數(shù)字式儀表和數(shù)字式傳感器以 RS485 通訊方式連接，所以通訊速度（波特率）、數(shù)據(jù)格式（包括數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位位數(shù)、校驗方式等）必須一致；同時，通訊數(shù)據(jù)和命令要能被正確解析，通訊字符串格式也必須與儀表收發(fā)的字符串格式一致。例如：HBM 的數(shù)字傳感器，就具有9600 和 19200 兩種通訊波特率，7 位和 8 位兩種數(shù)據(jù)位數(shù)，校驗方式也存在無校驗、奇校驗和偶校驗等 3 種方式，通訊字符串格式也存在 Formate1～Formate4 等多種，使用前若不確定清除，極易為后面的調(diào)試帶來很大的麻煩。
    如果存在參數(shù)不一致，安裝前必須先通過數(shù)字傳感器自帶的設(shè)置軟件將數(shù)字傳感器的通訊波特率和數(shù)據(jù)格式設(shè)置的與儀表一致。有些數(shù)字儀表如耀華的 XK3190-DS1、DS2 等具有開機自動檢測和設(shè)置通訊參數(shù)的功能，直接將數(shù)字傳感器逐個與儀表連接即可完成通訊參數(shù)設(shè)置。
    2.  確定數(shù)字傳感器的自身濾波強度。
    數(shù)字傳感器自身濾波強度的設(shè)置沒有一個固定的標(biāo)準(zhǔn)，一般能滿足現(xiàn)場使用要求即可。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，一般我們建議可將傳感器的濾波強度設(shè)置的比終汽車衡工作的濾波強度低 1～3 個級別。以 HBM 的數(shù)字傳感器為例，假如我們終的汽車衡實際工作時使用的濾波強度為 5 級，就可以將HBM 的數(shù)字傳感器設(shè)置在 4 級以下（0.5Hz 以上），后續(xù)的濾波由儀表完成，一般儀表濾波可設(shè)置在 3 級或 3 級以上。
    如果沒有條件修改數(shù)字傳感器濾波強度，當(dāng)使用中發(fā)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)字傳感器數(shù)據(jù)反應(yīng)過慢時或穩(wěn)定性差時，也可以通過降低或提高儀表濾波強度方式來達到同樣的效果。
    3.  設(shè)置和標(biāo)識數(shù)字式傳感器的通訊地址。
    設(shè)置數(shù)字式傳感器的通訊地址，有人會習(xí)慣于傳感器安裝完畢后再進行。為了方便后期安裝調(diào)試工作，建議在傳感器安裝前完成此項工作。設(shè)置操作即可使用傳感器自帶的軟件，也可使用數(shù)字儀表提供的通訊地址設(shè)置功能來完成。對此沒有統(tǒng)一要求，用戶可根據(jù)現(xiàn)場條件選擇。傳感器地址依照安裝次序由小到大編碼，例如 8 個傳感器，可依次將通訊地址設(shè)為：1、2、3、4、5、6、7 和 8。每個數(shù)字式傳感器設(shè)置完畢后，在傳感器醒目位置及與接線盒的接口端做出明顯的標(biāo)識，便于后續(xù)的安裝和連接。
    4.  數(shù)字式傳感器輸出碼值的確認(rèn)。
    數(shù)字式傳感器輸出碼值（即滿量程輸出碼值）一般用戶會不大去關(guān)心，其實輸出碼值與汽車衡終的所能達到的計量精度及示值穩(wěn)定至關(guān)重要。由于汽車衡都采用多個傳感器，且每個傳感器實際使用的信號范圍一般都在 1/3～1/4F.S 內(nèi)，如果輸出碼值為 30,000 碼，若每個傳感器使用 1/4 量程信號，則每個傳感器實際輸出碼值為 7500 碼，假如整個秤體由 8 個傳感器構(gòu)成，則秤體滿量程實際輸出為 60000 碼。如果秤終按 1/5000 的精度來標(biāo)定，則每個 d＝12 碼，這樣的話，傳感器每跳動 6 碼就會產(chǎn)生 1 個分度的跳動，從而導(dǎo)致終示值不穩(wěn)定；同時，對于秤終零位處理也帶來諸多問題。所以，建議用戶一定要注意將傳感器輸出碼值設(shè)置的足夠大，比如HBM 的數(shù)字式傳感器，確保滿載輸出為 100 萬碼。
    四、數(shù)字式汽車衡的秤體安裝
    數(shù)字式汽車衡的秤體安裝要求，與一般模擬式汽車衡的安裝要求一樣，也需要做到基礎(chǔ)平整可靠，傳感器和秤臺接觸良好，每個傳感器受力相對均勻等。
    個別用戶都會有這樣一個錯誤的觀點：認(rèn)為數(shù)字式汽車衡由于進行的是數(shù)字方式，可調(diào)整的范圍極其大，所以不必嚴(yán)格要求每個數(shù)字傳感器受力均勻。數(shù)字式汽車衡數(shù)字調(diào)角差的范圍的確很大，無論傳感器受力差異再大，都能修正過來；但是，現(xiàn)場經(jīng)驗證明，這樣調(diào)試的結(jié)果都是暫時的，在使用一段時間后，角差和線性都會發(fā)生較嚴(yán)重的改變，導(dǎo)致計量準(zhǔn)確度變差。同時，我們發(fā)現(xiàn)，在傳感器受力不均勻的情況下，數(shù)字角差修正的精度也不太理想。
    一般，我們在一臺數(shù)字式汽車衡安裝完畢后，應(yīng)先在儀表上設(shè)置完傳感器的相關(guān)參數(shù)（包括傳感器類型、數(shù)量、每個角位對應(yīng)的傳感器等），并對秤進行一次簡單標(biāo)定，然后用盡可能接近滿量程的重物（例如汽車配載砝碼）在秤臺上來回壓 2～6 次，以保證秤臺各部分穩(wěn)固，傳感器垂直受力。壓完后要能看到秤臺壓在空秤時可靠回零，否則需檢查秤臺和傳感器是否存在安裝問題，基礎(chǔ)是否存在不實等問題，問題解決后再重壓秤臺 2～3 次，查看秤回零情況。
    當(dāng)整個秤體回零理想后，通過查看空秤時每個傳感器輸出的碼值來初步評估傳感器受力情況，我們通過下面的例子來簡要說明以下評估的方法。
    例如：一臺數(shù)字式汽車衡秤體，共安裝了 8 個數(shù)字式傳感器，地址分別為 1～8，分別分布在八個角位（即安裝位置），如圖 3 所示。                                
     圖 3  數(shù)字式汽車衡秤體平面示意圖
    
    評估方法：在空秤狀態(tài)下查看各角位傳感器內(nèi)碼，符合下面三個條件，說明秤臺安裝良好,傳感器受力相對均勻：
    1）角位一和八、二和七、三和六以及角位四和角位五內(nèi)碼相差不是很大（經(jīng)驗值：差值在 20% 以內(nèi)，越小越好）。 
    2）角位一、四、五、八之間內(nèi)碼相差不是很大，角位二、三、六、七之間內(nèi)碼相差不是很大（經(jīng)驗值：差值在 20%以內(nèi)，越小越好）。 
    3）角位二、三、六、七的碼值近似的約為角位一、四、五、八碼值的兩倍左右。 
    上述舉例的方法和原則同樣適用于 4 個和 6 個或 8 個以上數(shù)字式傳感器的數(shù)字式汽車衡。 
    從圖 3 讀者也可以看出，數(shù)字式傳感器的安裝也盡可能的按地址順序有規(guī)律的排布，這樣會給 后面的角差調(diào)整提供諸多方便。 
    五、數(shù)字式汽車衡的角差修正 
    當(dāng)前面所有工作完成后，就可以開始對數(shù)字式汽車衡進行角差修正。角差修正前建議對儀 表進行一次簡單的標(biāo)定，然后再開始壓角和調(diào)整角差。一般數(shù)字式汽車衡儀表都提供手動和自動兩 種角差修正方法，使用哪一種方法全都依賴個人習(xí)慣。筆者建議先自動修正角差，然后通過手 動進行微調(diào)修正，這樣，終可得到非常理想的校正結(jié)果。
      完成了角差修正，就可以開始對稱進行標(biāo)定和其它計量性能檢測了。