電子天平的結構原理

　　衡器儀表是指電子衡器中顯示被稱物的質量和稱量狀態的儀表，也叫稱重顯示器。電子衡器儀表原為模擬指示式，由誤差放大器、可逆電機、平衡電橋、激勵電源、度盤和指針等部分組成，按自動平衡電子電位差計原理工作。它稱量速度慢，功能單一，準確度低，現已基本被淘汰。現用稱重顯示器為數字顯示式。

　　電子衡器儀表的構成

　　數字顯示式衡器儀表的品種很多,圖1所示是其中的一種。數顯器接受處理的是稱重傳感器輸出的電信號。電信號有模擬量也有數字量，最常見的是幾至幾十毫伏的模擬電壓。數顯器的電路原理如圖2所示。激勵電源供給稱重傳感器工作電源，同時供給A/D(模/數)轉換單元基準電壓,其穩定度一般在0.1%以上。放大單元通常采用測量放大器結構，接受、放大稱重傳感器的信號。放大倍數一般為數百倍。濾波單元濾掉從機外混入的和放大器自身產生的電噪聲。A/D轉換單元把模擬量轉換成數字量,轉換位數通常取二進制數14位以上。數據處理單元是以微處理器為核心，使用外圍支持芯片組成的，它在程序的控制下完成采集數據、運算、存貯等一系列操作，處理結果送到相應接口上。顯示單元以數字或文字、圖表等形式顯示出稱量值和稱量狀態，并可通過接口與外部設備聯絡。

　　數顯衡器儀表的性能包括計量性能、功能、環境適應能力、安全性和可靠性5個方面。與通用的數字衡器稱重儀表相比,數顯器具有5個特點:①自帶傳感器激勵電源，使用方便；②采用比率型A/D轉換和倍頻技術,計量性能中的長期穩定性好；水分測量儀，紅外線水分儀，水分測定儀，水分測試儀，水分檢測儀，水分測試儀，含水率測試儀，③軟件能真切地仿真振動、空秤變動、物料落差等稱量特征，顯示快、準、穩；④機內有空秤置零、零點跟蹤、定標、最大秤量、分度位等參數的設定單元，改定方便，通用性強；⑤帶輸出接口，能夠聯接多種外部設備，方便地實現系統控制。

　　準確度等級國際法制計量組織(OIML)3號建議規定，非自動衡器按準確度級別劃分為4個等級。按配用衡器的級別，中國將電子衡器儀表也劃分為4個等級,并分別冠以與電子衡器對應的級別代號:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。每個級別的衡器儀表的計量最大允許誤差為對應級別衡器允許誤差的0.7倍。

　　儀表架構其實很簡單，一個電源為全部器件供電，一個AD部分負責將傳感器的模擬信號放大，模數轉換到數字信號，一個中央處理器，也就是常說的單片機(MCU)，來處理AD部分讀取到的重量信號，進行一系列的換算處理，最好譯碼為可顯示閱讀的信號，顯示在顯示屏上，同時一般還有鍵盤電路，來接受用戶的一些操控，很多儀表還帶有并行打印口，微打驅動，RS232或RS485接口與上位機或其它儀表互聯通訊，還有數字電流環接口，以連接大屏幕，另外工業控制用的很多儀表帶有4~20mA電流環接口，以配接PLC。高檔的還有現場CAN總線或者以太網接口，某些儀表還有USB接口，不過USB由于傳輸距離太近，在衡器儀表上用途較少，因此也很少有儀表有USB接口。