动态电子吊秤快速称重

本文介绍了一种新型的动态电子吊秤，可以快速，动态地称重。在动态电子吊秤的垂直轴上，上下安装了两个伺服型加速度计。使用两个加速度计的测量值，可以计算出悬索方向上的重心加速度值，以完成对动态称重的补偿。计算。伺服加速度计具有稳定的零点和较高的测量精度，克服了先前方案中使用的加速度测量方法的缺点。通常，只有在将货物吊起一段时间后以及重物停止摆动并停止时，才可以对电子吊秤进行称重。在重物上下振动或进行各种摆动的情况下，吊秤无法准确称重。为了提高工作速度或解决重量不能固定的特殊情况下的称量，已经提出了各种动态电子吊秤解决方案。这些动态电子吊秤解决方案基于称重系统的数学模型，通过使用称重传感器输出信号的变化规律来估算实际重量，或在此基础上使用加速度计来测量吊秤的重量。普通的电子吊秤。轴向加速度执行动态称重补偿以实现动态测量。前一种方法更受限制，并且效果有限。当采用后一种方法时，由于起重机秤的秤体上的加速度与被称重物体上的加速度不一致，因此补偿的计算更加复杂。必须在相当长的一段时间内收集称重传感器和加速度计的测量数据。相关计算。并且在某些运动条件下，例如重物的标准圆锥摆运动或吊秤正好在电缆悬挂点和质量连接中心的中点，因此没有有效的解决方案。另外，先前的解决方案没有选择合适的加速度测量方法。一些二手称重传感器加上质量块，还有一些二手半导体加速度计。这些解决方案的缺点是加速度计的精度不高，并且零漂移和灵敏度漂移大。影响补偿的效果，甚至无法执行有效的补偿。本文提出了一种新的动态电子吊秤方案。该解决方案的关键是在动态电子吊秤的垂直轴上安装两个伺服加速度计。这些加速度计的敏感轴与起重机秤的轴严格重合，并且横向灵敏度为零。输出仅与起重机秤轴向上的加速度分量的大小有关。如果知道从起重机秤到重物中心的长度，则可以通过同时使用两个加速度计的一组测量值来计算沿重物在吊索方向上的加速度值，因此动态称量可以立即完成。补偿计算。当吊索的长度未知时，可以通过两组间隔的测量值来完成补偿计算。该方案克服了现有方案的缺点，补偿操作方法直观，简洁，实用。该方案中使用的伺服加速度计的工作原理类似于电磁力平衡电子天平，特别是采用石英弹性元件，具有磁滞小，温度系数小，零位稳定，测量精度高的突出优点。 ，从而克服了该方案中缺少的加速度测量方法。作者已为此方案提交了专利申请。图1是动态电子吊秤的结构示意图。图中，1是吊环，2是发射天线，3是上连接件，4，9是伺服加速度计，5是数据采集电路。见图。参照图2，它由A / D转换器14、15、16和单片机19组成，组件6是无线的变送器，7是称重传感器，8是秤体电池组，10是秤体外壳，11是下部连接器，12是挂钩。图2是动态电子吊秤的示意性框图。在图中，秤体7是称重传感器，14、16、18是A / D转换电路，4、9是伺服加速度计，19是单片机，6是无线变送器，2是发送器天线，而8是天平。身体力量。仪表部分23是接收天线，24是无线接收器，25是单片计算机，26是键盘，27是显示器，28是打印机，以及29是数据传输接口。该解决方案的动态电子吊秤的工作原理是，吊秤通过吊环1挂在起重机的吊钩上，被称量的物体通过吊索挂在吊钩12上。测力传感器7可以测量吊索的张力F并且以电压模拟量的形式输出。固定在标尺的标尺轴上并隔开固定距离L2的下部加速度计9和上部加速度计4分别测量沿吊索方向的重力加速度分量和向心的组合加速度分量a1和a2加速并以电压模拟量的形式使用输出。 A / D转换器14、16和18分别将称重传感器7和两个加速度计4的输出的电压模拟量转换为数字量，并且将它们发送到单片机19。单片机19将这些数字量转换为数字量，并通过无线发送器6和天线2发送到称重指示器。称重显示仪器部分将秤体部分的数据信号通过数字信号发送到单片机25。天线23和接收器25，并且单片机25执行数学处理以计算重量的重量，该重量显示在显示器27上并且可以由打印机28打印出或通过。数据接口29被发送到上位机，键盘26可以控制仪器的工作状态或输入补偿计算所需的数据，如长度吊索。图3是动态电子吊秤的力分析的简化图。 L1是从下部加速度计9到重心的距离，L2是从下部加速度计9到上加速度计4的距离，该距离由起重机秤的结构决定。 L是从质心到悬挂点0的距离。是吊索和铅垂线之间的角度，即吊索相对于0点的瞬时旋转角速度。 F是吊索的张力，m是称量物体的质量，g是重力加速度，an0在重物的中心，anl在下部加速度计9上，an2在上部加速度计4上指向悬架点0的向心加速度a39是重心指向悬架点0的加速度，因为/ 1和/ 2是常数，并且两个加速度计也具有相同的加速度分量。由于重力加速度，垂直于吊索的配重的加速度在图中被忽略，因为它对推导过程没有影响。为了简单起见，我们假设悬挂点，吊秤和重量的三个点在一条直线上。实际上，由于吊钩，吊车秤和吊索的质量不为零，严格来说，这三个点并不总是相同的。一条直线会给测量结果带来某些高阶误差，并且可以通过某些补偿措施进一步消除这些误差。有关数学推导，请参见图3。此处和下面的推导过程忽略了诸如吊索，秤和钩子之类的组件的质量。静止时，张力F39，mg等于被称重物体的重量。当配重在吊索方向上进行各种摆动和加速运动时，可以直观地理解张力F。该解决方案的理论前提是：两个加速度计的组合和重心必须在固定距离的轴上。加速器沿轴上每个点的轴上的离子可以分解为沿轴的重力加速度和“刚体”沿轴的平移加速度以及绕轴旋转的点的向心加速度之和的总和。 “中心中心”。前者的三点值相同，而后者沿轴线性变化。因此，可以根据两个加速度计的测量数据计算出沿重心轴的加速度，从而完成动态称重的补偿计算。 。这种动态电子吊秤的另一个优点是测量结果与局部重力加速度无关。它不仅可以精确地称重海浪中的船只，还可以精确地称重月球和航天器。