•称重传感器工作原理
o随着技术的进步,由称重传感器制作的衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出
现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过
程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重
量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制，到混合分配多种原料的配
料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了
称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
1．高速定量分装系统
本系统由微机控制称重传感器的称重和比较，并输出控制信号，执
行定值称量，控制外部给料系统的运转，实行自动称量和快速分装
的任务。
系统采用MCS-51单片机和V/F电压频率变换器等电子器件，其
硬件电路框图如图1所示，用8031作为中央处理器，BCD拔码
盘作为定值设定输入器，物料装在料斗里，其重量使传感器弹性体
发生变形，输出与重量成正比的电信号，传感器输出信号经放大器
放大后，输入V/F转换器进行A/D转换，转换成的频率信号直接
送入8031微处理器中，其数字量由微机进行处理。微机一方面把
物重的瞬时数字量送入显示电路，显示出瞬时物重，另一方面则进
行称重比较，开启和关闭加料口、放料于箱中等一系列的称重定值
控制。
图1 原理框图
在整个定值分装控制系统中，称重传感器是影响电子秤测量精度的
关键部件，选用GYL-3应变式称重测力传感器。四片电阻应变片
构成全桥桥路，在所加桥压U不变的情况下，传感器输出信号与
作用在传感器上的重力和供桥桥压成正比，而且，供桥桥压U的
变化直接影响电子称的测量精度，所以要求桥压很稳定。毫伏级的
传感器输出经放大后，变成了0-10V的电压信号输出，送入V/F
变换器进行A/D转换，其输出端输出的频率信号加到单片机8031
定时器1的计数、输入端T1上。在微机内部由定时器0作计数定
时，定时器0的定时时间由要求的A/D转换分辩率设定。定时器
1的计数值反映了测量电压大小即物料的重量。在显示的同时，计
算机还根据设定值与测量值进行定值判断。测量值与给定值进行比
较，取差值提供PID运算，当重量不足，则继续送料和显示测量
值。一旦重量相等或大于给定值，控制接口输出控制信号，控制外
部给料设备停止送料，显示测量终值，然后发出回答令，表示该袋
装料结束，可进行下袋的装料称重。
图2 自动称重和装料装置
图2所示为自动称重和装料装置。每个装料的箱子或袋子沿传送带运动，直到装有料的电子称下面，传送带停止运动，电磁线圈2通电，电子称料斗翻转，使料全部倒入箱子或袋子中，当料倒完，传送带马达再次通电，将装满料的箱子或袋子移出，并保护传送带继续运行，直到下一次空袋或空箱切断光电传感器的光源，与此同时，电子称料箱复位，电磁线圈1通电，漏斗给电子秤自动加料，重量由微机控制，当电子秤中的料与给定值相等时，电磁线圈1
断电，弹簧力使漏斗门关上。装料系统开始下一个装料的循环。当漏斗中的料和传送带上的箱子足够多时，这个过程可以持续不断地进行下去。必要时，*作人员可以随时停止传送带，通过拔码盘输入不同的给定值，然后再启动，即可改变箱或袋中的重量。本系统选用不同的传感器，改变称重范围，则可以用到水泥、食糖、面粉加工等行业的自动包装中。
2．传感器在商用电子秤中的应用
目前，商用电子计价秤的使用非常普及，逐渐会取代传统的杆称和机械案秤。电子计价秤在秤台结构上有一个显着的特点：一个相当大的秤台，只在中间装置一个专门设计的传感器来承担物料的全部重
图3 计价秤内部结构示意图
量，如图3所示。常用的电子计价秤传感器的结构如图4所示，其中图4（a）为双连椭圆孔弹性体，秤盘用悬臂梁端部上平面的两个螺孔紧固；图4（b）为梅花型四连孔弹性体，秤盘用悬臂梁端部侧面的三个螺孔坚固，中间支杆上粘贴补偿用的应变片。这两种形式的传感器，在计价秤中用得最多。图4（c）为三梁式弯曲弹性体，采样弯曲应力，对重量反应敏感，宜用来制作小称量计价秤。图4（d）为三梁式剪切弹性体，采样中间敏感梁的剪切应力，宜用来制作几百公斤称量范围计价秤。
图4 计价秤用弹性体结构
用这些复梁型高精度传感器来支承一个大的称重平台，被称重物又可能放置在任何称台的任意位置上，必然会产生四角示值误差，对图4（a），（b）两种结构形式的传感器，可通过锉磨的形式进行角差修正。对图4(c)，(d)，它有上下两根局部削弱的柔性辅助梁，使传感器对侧向力、横向力和扭转力矩具有很强的抵抗能力，可以通过锉磨辅助梁的柔性部位来调整传感器的灵敏系数和四角
误差。图5为一种商用电子计价秤的电路框图。传感器采用的是
图4（b）所示的梅花型四连孔结构，该秤具有置零、自动清除单
价、零位自动跟踪、自动去皮、次数累计和金额累计、打印输出等
功能，7段绿色荧光数码管显示，使用十分方便。
图5 电子计价秤的电路框图
图6是采用CHBL3型号S型双连孔弹性体称重传感器制作的便
携式家用电子手提秤的原理图，由称重传感器、放大电路、A/D
转换和液晶显示四部分组成。图中，E为9V的叠层电池，R1-R4
是称重传感器的4个电阻应变片，R5、R6与W1组成零点调整
电路。当载荷为零时，调节RW1使液晶显示屏显示为零。A1，
A2为双运放集成电路LM358中的两个单元电路，组成了一个对
称的同相放大器，A/D转换器采用ICL7106双积分型A/D转换
器，液晶显示采用3 1/2液晶显示片。该电子秤精度高，简单实
用，携带方便。
称重传感器是一种高精度的传感器，必须按规定的规格使用。若不
按规定的规格使用，不仅不能发挥称重的作用，而且容易损坏，尤
其是绝对不准超过负荷安全值使用。
图6 手提秤的电路框图
对于因温度变化对桥接零点和输出，灵敏度的影响，即使采用同一
批应变片，也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差，所以
对要求精度较高的传感器，必须进行温度补偿，解决的方法是在被
粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补偿片，并从外部对它加以
适当的补偿。非线性误差是传感器特性中最重要的一点。产生非线
性误差的原因很多，一般来说主要是由结构设计决定，通过线性补
偿，也可得到改善。滞后和蠕变是关于应变片及粘合剂的误差。由
于粘合剂为高分子材料，其特性随温度变化较大，所以称重传感器
必须在规定的温度范围内使用。在露天下使用传感器，还应考虑阳
光直射产生的温度影响和风压的影响。
以上资料为国内目前称重传感器的基本情况。而目前较为先进的称
重传感器（高频响，高精度，高量程）其工作原理及电气则有很大
不同，比如，应用在水下的称重传感器就有天壤之别。
•称重传感器的种类
o称重传感器按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阴应变式等8类，以电阻应
变式使用最广。
