1概述

自动定量包装秤是一种按事先设计好的 方法和程序，以自动称量的方式将散状物料 （粒状或粉状）按预定重力等量分装和自动称 量的装置。近几年来，随着传感器技术、微电 子应用技术和计算机技术的飞速发展，工业 生产过程中的自动化程度越来越高，自动衡 器的需求量也在不断增大，但定量秤作为一 种法制计量器具，不仅关系到消费者的利益， 而且还涉及到相关产品的质量、造价等。减 少定量秤的误差是人们所追求的口标。

2原理及组成

自动定量包装秤能够自动完成送料、充 填、整形、缝纫、成品输送等功能。目前我公 司生产的定量自动包装秤大多采用2级给料 （给料方式根据物料的性质来选，如粉状常采 用双螺旋给料，粒状常采用振动给料），量程 为几百克〜几千克、几十千克〜几吨；精度为 ±0.2%~±0.5%;包装速度为5〜60袋/分 （根据量程、精度来定）。它常与生产流水线 连在一起工作，釆用粗、细料门供料。开始 时，粗、细料门均打开，当重力达90%~95% 左右时，控制器发出命令，通过执行机构关粗 给料门，当达到定量值时，立即关细给料门， 放料门打开，物料送入包装袋，放料完毕，料 门关闭，粗、细给料门打开,夹袋装置夹紧，下 一循环开始。从夹袋装置放下的包装袋经整 形、折边、缝纫后，由输送机送出。

3各环节的误差分析

自动定量包装秤属于自动衡器范畴，其 主要误差不仅包括电子测呈部分误差（称重 显示器、称重传感器、秤体）和自动控制过程 误差（元器件的灵敏度、控制机构等），而且还 包括在称重过程中动态干扰产生的误差。 3.1电子测觉部分误差

3.1.1称重显示器

动态称重显示器是自动定量包装秤的中 枢，它主要是由前置放大、滤波、模数转换、运 算、显示和输出接口等部分组成，其示值直接 反应出被称物的结果和粘•度。

由R76号国际建议知，称重显示器的误 差在电子衝器中约占总误差的。.5。其误差 来源主要由元器件的质見所引起，如灵敏度、 噪声、干扰等，我们在综合考虑的情况下，选 /HAD公司生产的AD 4325称重显示器，其 灵敏度大于0. 5?V/d,A/D转换速率为70 次/s,由于采用了高性能的数据放大器，保证 传感器送来的0〜20mV微弱信号能精确地 放大。在A/D转换器方面，采用三积分式, 并利用供桥电压的比率作为A/D的基准电 压，以补偿供桥电压对称重的影响。由于软 件功能较强，不仅能够克服自身不稳定的影 响，而且还能控制补偿称重系统的其它各部 分带来的影响，如采用零点自动跟踪方法可 以消除零漂，对传感器非线性度进行修正等; 不仅可以完成置零、去皮、累加、自检、自校、 过载报警、数据运算、结果处理等一般功能， 而且还能完成自动放料、自动复零、自动停止 放料和物料补偿等特殊功能。

由以上分析知：选用灵敏度高、A/D转 换率快、显示分辨率高、重复性好、精度稳定 和显示速度快的称重显示器，可以减少称重 显示器带来的误差。

3.1.2称重传感器

称重传感器是自动定量包装秤的核心， 其性能优劣直接关系到包装秤的精度，由 后76号国际建议知，其误差在电子衡器中约 占总误差的0.7。目前，国内外电子衡器几 乎全部釆用电阻应变式称重传感器，它是由 弹性体、应变片、补偿电路等几部分组成，能 在较为恶劣的环境下工作。在评价传感器的 性能参数中，主要考虑灵敏度S、非线性L、 蠕变Cp、滞后H、不重复性R、温度影响St和 不稳定度気等，在某些情况下，其综合误差 由△= JS? + [2 + 琮 + 證 + r2 + $； + 琮 + ... 来确定。这里本人就在实践过程中遇到的、 但易被人们忽视的几个方面着重进行分析。

• 供桥电源的影响

这主要是由直流稳压供桥电源的性能所 造成的。目前电阻应变式称重传感器的供桥 电源分为交流和直流两种类型，每种类型又 都分为稳压式和恒流式，且以直流式稳压电 源应用较为普遍，当几只传感器使用同一供 电电源时，电源内阻应足够小，电流应足够 大，经验数据为

R 内 V(0.2~0.3)RiXq

%——专感器的输出内阻

——传感器的准确度。

尽管近几年来各种元器件不断更新，大 规模集成电路飞速发展，供桥电源的分项和 综合性能指标均优于1 X10-5,但是，我们仍 应充分重视供电电源，它是确保电子衝器准 确度的关键部件之一。

• 屏蔽电缆的影响

高精度传感器所选用的屏蔽电缆不仅要 求线阻、温度系数、分布电容等交、直流参数 较好，而且还对屏蔽层的要求十分讲究，如屏 蔽层的接点、屏蔽效果等，生产过程中，要确 保使用中的屏蔽电缆和标定的一致，且长度 固定，注意焊接工艺，不可采用插头座形式， 连同传感器一同进行温度补偿，应用•中尽量 避免与交流电源动力线垂直或绞合使用。

• 称重传感器对地绝缘电阻的影响

测试和标定传感器时，在绝缘电阻不够 大且又不对称时，不仅抗干扰能力差，而且零 点易发生变化，尤其是温度、湿度的变化造成 零漂现象较为严重。实际上绝缘电阻存在的 同时，分布电容也存在,对于交流它将变为阻 抗，在分布电容较大时，其阻抗小于电阻，因 此,为了提高抗干扰性能，还应减少分布电容 的影响。

以上分析告诉我们，在考虑传感器的综 合性能指标的基础上，合理选用高精度的称 重传感器，且在使用时对一些细节问题予以 充分重视，可以减少传感器带来的误差。

3.1.3秤体

秤体结构的主要作用是把承重部分的载 荷正确无误地传递给传感器,R76号国际建 议中指出，该部分的误差约占总误差的0.5 左右，为此必须保证承重支架应有足够的强 度和刚度。通常情况下，定量包装秤采用三 点吊挂式或三点支承式，传感器的一端固定 在秤架上，另一端用来支承秤料斗，秤斗和传 感器之间尽量采用软连接，避免采用刚性连 接，这样保证被称物的重量能垂直且不偏移 地加在传感器力作用点上。其连接的活动部 位应灵敏，摩擦力小，能自动恢复原位，消除 冲击力，侧向力等。根据秤体结构及设计要 求，选用我公司自产的L-BE系列悬臂梁式 称重传感器,安装时，应着重注意以下几点：

• 安装基础的刚度应足够强，安装基血 应垂直于载荷方向，以保证测重信号的准确。
• 应尽量使各传感器受力大小相同，传 感器布置的几何形重心应尽量和称量斗的重 心在同一轴线上。
• 为了加强称量系统的稳定，传感器的 安装平面应高于称重系统重心的位置。

由于定量包装秤是一种动态秤，在设计 过程中，还应着力考虑秤斗的结构，料门的开 闭结构，提高秤的抵御冲击，抗振能力，采取 减振措施,尽量减少开闭料门时，对秤斗造成 〜的冲击，而影响传感器的信号输岀。

以上从秤体的刚度、强度和传感器的安

装及料门开闭结构进行说明，通过精密的设 计和精心的安装，这部分误差可以大大地减 少。

.3.2自动控制过程的误差

3.2.1控制元器件响应时间变化造成的误 差

控制过程中，由于继电器、接触器、电磁 阀和气缸等参与工作，在它们作出响应时，因 有响应时间变化上的差异而产生误差，理论 上可用公式△nqrti进行计算，其中

q——物料的流量

I——物料的密度

t!——控制元器件响应时间的变化 3.2.2执行机构行程时间变化造成的误差

控制过程中，由于动力源的波动和工作 阻力的变化所引起执行机构动作时间差异而 产生的误差，理论上可用公式△=qrt2/2 进行计算。

t2----- 执行机构行程时间的变化

自动控制过程中的误差属于系统误差， 一方面可以通过选用响应速度快且稳定时间 短的元器件和执行机构,减少因,和t2造成 的误差;另一方面主要是在调试过程中，利用 软件延时的方法加以克服。

3.3动态干扰误差

3.3.1气动电磁阀工作时振动的影响

气缸动作时,粗细料门及放料门的开闭, 对秤体造成的冲击，均会对传感器产生并非 是物料实际输岀的信号，从而导致采样后的 控制系统误动作,造成提前关闭料门等现象, 影响最终准确度。这种情况可通过在软件上 采用粗、细给料阶段不釆样，并在关粗、细料 门后有一段时间的延时，然后再采样，予以消 除。

3.3.2不同物料流动变化的影响

不同的物料,其流动性能受其湿度、堆密 度等影响很大，当流量不同时，关粗、细料门 后实际装入的料重也不同，细给料的时间长 短也不一样，显示偏离标准值。为此可在硬 件上釆用流量稳定装置，使物料流动尽可能 地稳定，同时在软件上，采取自检措施，保存 上次记忆的方法进行控制。可使显示值与实 际相吻合，不但可以解决料流不同造成的称 量误差，也可控制由于气动电磁阀气缸中的 压力造成的误差。

动态干扰误差属于一种随机误差，它还 包括物料对秤斗的冲击，料柱的质量，秤体的 振动及其它随机因素而产生的误差，一般来 说，克服此类误差较为困难，但利用称重显示 器软件的特殊功能，可消除一部分。

4.结束语

以上本人就自己在设计、安装、调试过程 中遇到的影响定量秤精度的冇关问题作粗浅 地分析，并提岀相应的解决措施，但是要真正 消除误差，还需要反复实践，积累经验，将新 材料、新工艺技术、传感器技术、微电子应用 技术和计算机技术应用于定量称重领域，使 定员称重系统的质量上升 一个新台阶。

 

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