将传感器与称重仪表综合考虑是衡器产品设计的关键。本文侧重于称重传感器 的静态载荷分析，及仪表内部可用功能的讨论。目标锁定在传感器的合理搭配上。从而形成一整 套实用性强的设计方案。

如今的社会是高效率、讲究经济效益的社会，无 论任何产品都讲究他的经济效益。对于工业企业来说， 如何降低生产成本、提高产品利润是相当重要的。

汽车衡以其使用方便、高准确性、公正化、 电子化等特点迅速取代了老式机械秤市场。相应的 对于衡器生产企业及产品设计者来说，如何根据用 户需要，合理配置，形成最优性价比，是相当重要的。 下面，以汽车衡为例来具体阐述。

汽车衡的重要部分是称重传感器及显示仪 表，这里我们就讨论如何正确选择传感器和仪表。

1.传感器的选择

一般看来，多大吨位的秤就应该选择多大吨位 的传感器。但是，在实际应用中，我们规定静态时衡 器的最大载荷为：

静态时衡器的最大载荷

=70%x传感器的额定载荷x传感器的个数

这是由于秤体自重的存在和动态时汽车上秤时 的振动、冲击、偏载等原因，使部分传感器瞬时承受 比实际载荷多出10%~40%的重量，有时甚至超出传 感器的额定载荷，使当次称量的准确性下降。为了使 传感器工作在额定载荷内，我们可以人为规定70/ 的系数。规定这样的上限，有助于提高秤体的准确 性。下表为允许过衡车辆的轴载。

轴载系指汽车后轴(含轴组)总载荷。汽车衡允 许过衡轴载与传感器额定载荷、传感器支点距离等 因素有关。

实际选择中，我们还要考虑到传感器的技术参 数，尤其是灵敏度。

首先，我们分析一下灵敏度的定义(我们讨论同 灵敏度的传感器，以2mv/v为例），额定载荷下，传感器的最大输出信号(mv)与激励电压(v)的比值， 单位是“mv/v”。其意乂在于传感器和称重仪表的标 准化、统一化。

以QS系列称重传感器和XK3190-D9仪表为 例来说明。

QS-30T-A，灵敏度为 2.0mv/v

D9仪表输出激励电压为8v

可以计算，30T载荷状态下，传感器输出差模信 号[Ui (+) -U( (-)]=2mv/vx8v = 1.6mv，同样，20T、40T 等传感器载额定载荷下的输出均为1.6mv。

多传感器使用时，我们把所有传感器的输出信 号并入接线盒中，由接线盒输出两根差模信号线(我 们称进机线)到仪表。为确定所选择的传感器是否 正确，我们给出了下面的计算公式。值得注意的是， 进机线的信号是多传感器信号平均值而非累加值。

秤体满载时额定净输入信号(毫伏）

U=SxVxO/CxR

其中:S—为秤体量程，单位为Kg

V—为传感器激励电压，单位为v O—为传感器灵敏度，单位为mv/v C一为传感器量程(额定载荷)，单位为Kg R—为使用的传感器数量这里表示并联电 压回路数量

当U/仪表分度值>仪表输入灵敏度为合格。

2 .称重仪表的选择

对于称重仪表的内部结构，大家都很清楚，放大 电路、A/D转换、单片机以及和单片机相连的控制面 板、显示部分、打印部分和串型通讯部分。我们要讨 论的是其模拟信号及量化部分，即输入信号和其中 的放大电路、A/D部分的关系。

①集成运算放大器

称重仪表采用的放大器均为高精度集成运放， 如OP177、OP277、MAX422等，具有高分贝，低失 调，低温漂，高共模抑制比等特点。传感器输出的差 模信号正极与运放的同相输入端相连UP，负极和运 放的反相输入端相连UN，运放的同相与反相输入电 阻均为Ri，反馈电阻为Rf，则减法运算后输出电压 Uo= (Rf/R1) x (UP-UN)，增益 Av=Rf/Ri。调整反馈电 阻使Uo和A/D转换器的模拟信号电压等级相匹 配。由于仪表中运放采用几乎固定的增益和A/D模 拟输入信号范围，根据上式得出仪表的最大输入信 号范围U1为：

Ui=Up-UN= (A/D模拟信号范围)/(运放增益） ②模拟-数字转换器

称重仪表中多采用16位乙-AA/D芯片，理论 上能把采集来的模拟信号（上面论述的Uo)做216 (65536)等份。以基准电压对照，每一份模拟信号 (A=1/65536)对应一个数字量。这样就实现了模数转 换的功能。在无其他因素限制时，我们可以把A/D 的输出信号看成仪表内码的变换范围。

把运放和A/D放在一起考虑，不难得出下面结 论:仪表的A/D可以看成是等分其额定输入信号范 围的。实际使用中的输入信号往往很难接近其额定 输入信号，有的达不到仪表输入信号范围的一半，这 样不利于整个产品的精度也浪费了仪表的资源。当 然，我们还是希望有用信号被等分的越多越好，这样 可以提高产品的准确度和可调性。

3.实例选配

现在以SCS-40汽车衡为例来说明如何合 理选配。

要求解析:衡器的最大称量值为40吨，单节，四传感器。

按要求，现有传感器中可以选配的有10T、15T、20T。

① 10T 10Tx4=40T

理论上可行，正好完全利用，但是考虑到秤体自 重、汽车的冲力、超载等因素，我们不能选用可能超 出额定载荷的传感器。

② 15T 15Tx4=60T>40T

60Tx70%=42T>40T(此处也为临界状态，由于 70%为安全使用系数，此处可以通过）

(40000kgx8vx2mv/v) ((15000kgx4) = 10mv C3 等级分度数为 3000 贝lj 10mv/3000=3.33uv/d 这里取V=8v

3.33uv/d在现有多数仪表的输入灵敏度指标 内，可以选用

③20T 20Tx4=80T>40T 80Tx70%=56T>40T

(40000kgx8vx2mv/v) ((20000kgx4) =8mv C3 等级分度数为3000则 8mv/3000=2.67uv/d这里取V=8v

2.67uv/d在现有多数仪表的输入灵敏度指标 内，可以选用综合考虑②，②中最大净输入信号 为10mv，③中最大净输入信目号为8mv，即②中有用 信号要多一些。仪表的净输入信号范围和反相输入 差模信号均大于②~③的范围（一般反相输入略小 于同相输入的值）。但是②对仪表的利用率要比③ 高一些，即内码的识别能力要好一些。同样的道理， 我们也尽量选择信号范围接近传感器信号变化最大 值的仪表。

根据上面分析，我们选用15T传感器。当然，如 果暂时没有15T的传感器，20T的也可以，请不要选 择额定载荷更大的传感器（比如30T、40T)，会减少可调性和仪表的准确度，给自己配合检秤工作带来 不必要的麻烦。

在通常情况下，衡器的配置由提出的任务来确 定，称重技术的可行性将影响到最终设计方案。对于 传感器和仪表的技术性探讨我们还在继续。更深入 的理解，对于我们如何选配一台高质量的衡器有很 大帮助。