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基于plc控制皮帶秤的畢業設計(編輯修改稿)

2026-07-21 16:56 本頁面

　

【文章內容簡介】稱重傳感器。目前，稱重傳感器幾乎運用到了所有的稱重領域。稱重傳感器的工作原理稱重傳感器是將被測力一重力(壓力)等機械量轉換為與之成比例的電信號的儀器。稱重傳感器按其工作原理可分為電阻應變式、壓阻式、壓磁式、壓電式等。1)壓阻式稱重傳感器某些固體材料受到外力作用后，除了產生變形，其電阻率也要發生變化。這種由于應力作用而使材料電阻率發生變化的現象稱為“壓阻效應”。利用壓阻效應制成的稱重傳感器稱為壓阻式稱重傳感器。壓阻式稱重傳感器有兩種類型:半導體應變式稱重傳感器、擴散型壓阻式稱重傳感器口51。半導體應變式稱重傳感器的結構形式基本上與電阻應變式稱重傳感器相同，所不同的是應變片的敏感柵是用半導體制成。與金屬應變片相比，它的優點是體積小而靈敏度高，同樣也存在敏感柵易于損壞的問題。擴散型壓阻式稱重傳感器的基片是半導體單晶硅。單晶硅各向異性，因此必須根據傳感器受力變形情況來加工制作擴散硅敏感電阻模片，不易保證精度。2)壓磁式稱重傳感器鐵磁物質受到機械力作用后，在物質內部會產生機械應力，從而引起該物體導磁系數發生變化，壓磁式稱重傳感器就是建立在這種效應基礎上的。3)壓電式稱重傳感器一些離子型電介質沿一定方向受到外力作用而變形時，內部會產生極化現象，在表面上產生電荷，當外力去掉以后，又重新回到不帶電狀態。這種機械能轉換為電能的現象稱為“順壓電效應”。反之，稱為“逆壓電效應”。具有壓電效應的物質稱為壓電材料。壓電式稱重傳感器的基本原理是利用壓電材料的壓電效應做成的。由于它的固有頻率很高，所以它的高頻響應要優于壓阻式稱重傳感器[8]。4)電阻應變式電阻應變式稱重傳感器由電阻應變計和金屬彈性梁兩個主要器件組成。電阻應變計由康銅箔在絕緣基底材料上做成絲狀電阻絲，利用導線的電阻率與直徑大小成反比的特性，當絲狀電阻絲在外力作用下，在彈性范圍內其直徑發生細微變化時，它的電阻值也隨之發生變化，因而電阻應變計能將稱重傳感器所受到的力變為電信號。由于電阻變化很小，必須用靈敏度較高的惠斯頓橋式測量電路來測量。惠斯頓橋式測量電路要求四個負載電阻的阻值之差極小。稱重傳感器的選擇動態稱重系統上使用的稱重傳感器應有下述特性:1）好的抗側向力及抗偏載能力。因為動態稱量中，干擾力及作用點偏離中心是幾乎不可避免的。2）拆裝、更換方便。因為動態衡器一般安裝于運輸量較大的廠礦鐵路專用線上，往往不允許所在線路閉塞時間過長。3）在沖擊、振動載荷下，應有良好的長期穩定性。4）具有較小的零點漂移溫度系數和靈敏度溫度系數，以適應各季節環境溫度的變化。5）具有良好的密封性，以防止潮氣、粉塵進入[9]。稱重傳感器是皮帶秤力與電轉換的核心部件，稱重傳感器按變換原理分類主要有：電阻應變片式、差動變壓器式、電容式、壓磁式、壓電式等。本設計選用電阻應變式稱重傳感器，它被廣泛的應用在各領域，電阻應變式稱重傳感器獲取力值數據具有轉換元件體積小，反應快，失真小，測力范圍寬（從幾克到幾千噸）以及效率高，使用簡便，可遠距離傳遞信號和與計算機配套使用等優點。有三種應力被應用于稱重傳感器中，它們分別是，拉伸與壓縮應力，彎曲應力和剪切應力。1）利用拉伸應力與壓縮應力的稱重傳感器，即柱式稱重傳感器，彈性體呈柱式的傳感器具有結構簡單、易于加工制作、便于貼片等特點，但其不足之處則是抗側向力較差。2）彎曲應力是傳感器有多種形式：以材料區分，有鋁質或鋼質；以密封形式區分，有涂覆密封或內充惰性氣體金屬波紋管(薄膜)密封；以受力形式區分，有拉力或壓力；以安裝方式區分有弧面連接、萬向節連接、簧片彈性連接等。懸臂梁式稱重傳感器結構簡單，靈敏度高，便于制作加工，但對力作用點較敏感，對于振動大的場合，其輸出信號不穩定。3）剪切應力型傳感器如剪切梁式稱重傳感器，其彈性體截面形式多為工形，電阻應變片貼在中性層位置上。根據材料力學可知，梁上的受力點移動時，梁上剪切力引起的剪應力與梁的彎矩無關。因此，該型傳感器對受力點的變化不敏感，它的特點是結構簡單、靈敏度高、線性好，但彈性體貼片困難，加工不易。所用材質多為鋁材，穩定性差，而鋼質的又多為大量程，不適用于皮帶秤的選用。但是，該型傳感指仍是一種有前途的理想傳感器，尚需進一步研究開發。圖3柱型稱重傳感器結構圖圖4懸臂梁式稱重傳感器基于上述諸多因素，我們使用S型剪切梁式稱重傳感器，它綜合了各自的優點，是基本上功能結構完善的稱重傳感器。S型剪切梁式傳感器的剪切力與梁彎矩無關，消除了受力點移動所引起的輸出靈敏度變化，對側向載荷也有較大的抵抗能力，而且結構緊湊小巧。稱重傳感器的安裝在這個問題上，有許多的經驗和教訓，傳感器的聯接裝置，在皮帶秤整個稱重系統中占有相當重要的地位。在皮帶秤動態計量時，如何克服振動，偏載等多種因素的影響，將重力準確地傳遞到傳感器是一個不可忽視的環節。如果沒有合理地安裝稱重傳感器以及沒有性能良好的聯接裝置，即皮帶秤秤架設計得再好，傳感器準確度再高，也不能得到很高的系統準確度及其長期穩定性[8]。圖5電子皮帶秤安裝示意圖對于皮帶秤的傳感器聯接裝置不僅在理論上需要有消除測向力的結構設計，而且在傳感器聯接器的加工和安裝也要保證一定的精度。正常工作時，如果重力的作用點能在傳感器軸線周圍和某點周圍自如地游移，并不影響皮帶秤的準確度。但假若重力作用點產生了較大偏移，從某一點偏移到另一點而不能自如地游移，即正態分布的均值發生了變化。所以，如何保證聯接裝置的加工和安裝精度也是一個關鍵點，特別對于小量程的皮帶秤來說，皮帶秤的振動常使作用點產生偏移，在皮帶秤動態計量過程中，從某點偏移到另一點，造成了系統誤差。通常要求傳感器的連接有如下要求:(l)能有效消除測向力的影響；(2)在動態過程中，重力作用點不允許產生偏移只允許圍繞某點產生呈正態分布規律的游移；(3)便于安裝、維修；(4)標準化、系列化和整體性好；(5)成本低、加工簡單。稱重傳感器選擇注意問題稱重傳感器在選用時要考慮到很多因素，實際使用當中我們主要從下列幾個因素考慮。另外，稱重傳感器的靈敏度、最大分度數、最小檢定分度值等也是傳感器選用中必須考慮的指標。1）使用環境稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉換成可測量的電信號輸出裝置。首先要考慮傳感器所處的實際工作環境，相應的環境因素下我們必須選擇對應的傳感器才能滿足必

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