在電子稱重系統(tǒng)中使用多個傳感器時,根據(jù)稱重傳感器的原理,常用的組合方法包括串聯(lián)運行,完全并聯(lián)運行以及串聯(lián)和并聯(lián)混合運行。
串聯(lián)工作模式是一種模式,其中每個傳感器使用獨立的電源分別為電橋供電,并且輸出端子串聯(lián)連接。假設(shè)它們的橋臂電阻為R1,R2,靈敏度為S1,S2,橋電壓為U1,U2,滿量程為F。為了確保正常的串行工作狀態(tài),需要滿足S1U1=S2U2。同樣可以證明,當(dāng)n個傳感器串聯(lián)工作時,為了確保正常運行,還需要S1U1=S2U2=...=SnUn。這是串行工作的基本條件。
從該公式可以看出,對于串聯(lián)工作的傳感器,無論每個傳感器的參數(shù)如何,從理論上講,可以通過調(diào)節(jié)電橋電壓來建立正常的工作狀態(tài)。當(dāng)然,實際使用中參數(shù)的離散度不能太大。缺點是串聯(lián)連接后,在直流電源的情況下,每個傳感器的橋電壓電源必須彼此獨立,否則會破壞橋電路的原始關(guān)系,增加設(shè)備的復(fù)雜性,增加成本。
當(dāng)提供交流電源時,對于要求高稱量精度的電子秤,電源變壓器的次級繞組必須完全相同,這在實際生產(chǎn)中更加困難。此外,串聯(lián)連接增加了傳感器的輸出阻抗,這容易引起干擾。
目前,國內(nèi)大多數(shù)電子秤仍然使用這種連接方式,但在國外很少使用,幾乎已被淘汰。全并聯(lián)運行模式在此模式下,每個傳感器的輸入端子并聯(lián)連接,橋接使用公共電源,輸出也并聯(lián)工作。假設(shè)它們的靈敏度為S1,S2,橋臂電阻為R1,R2,橋電壓為U1,U2,滿量程為F。這兩個傳感器并行工作的條件是S1R1=S2R2。顯然,并行工作狀態(tài)要求傳感器本身具有較高的參數(shù)。類似于,當(dāng)n個傳感器并行工作時,可以獲得:S1/R1=S2/R2=…=Sn/Rn。
在稱重顯示器具有高靈敏度或高分辨率的情況下,最好使用并行方法,因為它只需要一個橋式電源,系統(tǒng)簡單且經(jīng)濟。但是,這要求每個傳感器的輸出阻抗的平均偏差應(yīng)小,并且傳感器系數(shù)的容差不應(yīng)太大。否則,當(dāng)多個傳感器的力不均勻時,輸出電壓的平均值將產(chǎn)生誤差。在國外并聯(lián)工作時,兩個隔離電阻中的大多數(shù)都連接在每個變送器的兩個輸出端子和所連接的稱重顯示器之間。由于傳感器的內(nèi)部電阻是輸出信號的函數(shù),因此串聯(lián)連接隔離電阻可以減少電阻變化對輸出的影響。每個傳感器的兩個隔離電阻的總電阻必須相等,并且兩個電阻本身必須相等,并且公差應(yīng)很小。這樣可以減少傳感器輸出阻抗不相等或稱重傳感器參數(shù)不一致對傳感器總輸出的影響。
測試表明,當(dāng)并行工作的傳感器加載不均勻時,傳感器的平均誤差小于0.05%。串聯(lián)-并聯(lián)混合工作模式這是上述兩個串聯(lián)和并聯(lián)工作模式的組合。通常,每個傳感器都為橋使用獨立的電源,但是輸出并聯(lián)連接,這種工作模式也稱為串并聯(lián)模式。可以看出,串聯(lián)-并聯(lián)運行模式既具有并聯(lián)運行模式的特征,又具有串聯(lián)運行模式的相似性。
無論使用哪種傳感器參數(shù),它都可以通過調(diào)節(jié)電源橋電壓來建立正常的工作狀態(tài)。當(dāng)然,傳感器參數(shù)的離散度不能太大。還可以證明,當(dāng)n個傳感器串聯(lián)和并聯(lián)工作時,輸出信號Un=Ui,總輸出阻抗為Rn=R/n。對于電子秤的四個傳感器,兩個或兩個接地串聯(lián),然后并聯(lián),或者兩個兩個接地并聯(lián),然后串聯(lián)。盡管有可能,但是在實際應(yīng)用中并沒有太多使用。