电子天平的结构原理

　　衡器仪表是指电子衡器中显示被称物的质量和称量状态的仪表，也叫称重显示器。电子衡器仪表原为模拟指示式，由误差放大器、可逆电机、平衡电桥、激励电源、度盘和指针等部分组成，按自动平衡电子电位差计原理工作。它称量速度慢，功能单一，准确度低，现已基本被淘汰。现用称重显示器为数字显示式。

　　电子衡器仪表的构成

　　数字显示式衡器仪表的品种很多,图1所示是其中的一种。数显器接受处理的是称重传感器输出的电信号。电信号有模拟量也有数字量，最常见的是几至几十毫伏的模拟电压。数显器的电路原理如图2所示。激励电源供给称重传感器工作电源，同时供给A/D(模/数)转换单元基准电压,其稳定度一般在0.1%以上。放大单元通常采用测量放大器结构，接受、放大称重传感器的信号。放大倍数一般为数百倍。滤波单元滤掉从机外混入的和放大器自身产生的电噪声。A/D转换单元把模拟量转换成数字量,转换位数通常取二进制数14位以上。数据处理单元是以微处理器为核心，使用外围支持芯片组成的，它在程序的控制下完成采集数据、运算、存贮等一系列操作，处理结果送到相应接口上。显示单元以数字或文字、图表等形式显示出称量值和称量状态，并可通过接口与外部设备联络。

　　数显衡器仪表的性能包括计量性能、功能、环境适应能力、安全性和可靠性5个方面。与通用的数字衡器称重仪表相比,数显器具有5个特点:①自带传感器激励电源，使用方便；②采用比率型A/D转换和倍频技术,计量性能中的长期稳定性好；水分测量仪，红外线水分仪，水分测定仪，水分测试仪，水分检测仪，水分测试仪，含水率测试仪，③软件能真切地仿真振动、空秤变动、物料落差等称量特征，显示快、准、稳；④机内有空秤置零、零点跟踪、定标、最大秤量、分度位等参数的设定单元，改定方便，通用性强；⑤带输出接口，能够联接多种外部设备，方便地实现系统控制。

　　准确度等级国际法制计量组织(OIML)3号建议规定，非自动衡器按准确度级别划分为4个等级。按配用衡器的级别，中国将电子衡器仪表也划分为4个等级,并分别冠以与电子衡器对应的级别代号:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。每个级别的衡器仪表的计量最大允许误差为对应级别衡器允许误差的0.7倍。

　　仪表架构其实很简单，一个电源为全部器件供电，一个AD部分负责将传感器的模拟信号放大，模数转换到数字信号，一个中央处理器，也就是常说的单片机(MCU)，来处理AD部分读取到的重量信号，进行一系列的换算处理，最好译码为可显示阅读的信号，显示在显示屏上，同时一般还有键盘电路，来接受用户的一些操控，很多仪表还带有并行打印口，微打驱动，RS232或RS485接口与上位机或其它仪表互联通讯，还有数字电流环接口，以连接大屏幕，另外工业控制用的很多仪表带有4~20mA电流环接口，以配接PLC。高档的还有现场CAN总线或者以太网接口，某些仪表还有USB接口，不过USB由于传输距离太近，在衡器仪表上用途较少，因此也很少有仪表有USB接口。