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称重传感器技术知识
称重传感器接线说明,稳定测量从精准连接开始
时间: 2021-10-10 23:19:15 浏览次数:0

想象一下:贵重的工业原料在配料仓里精确称量,安全关键的起重机在满载边缘稳定运行,自动化产线上每一包成品都克重精准…这一切的核心都系于一枚小小的称重传感器。然而,再精密的传感器,如果接线出错,所有努力都可能付之东流。错误的连接如同在神经信息传导中制造干扰,轻则数据跳变影响效率,重则导致设备失控、生产中断甚至安全事故。精准、稳定的测量,始于每一根线缆的正确连接。

一、理解基础:惠斯通电桥是核心

绝大多数电阻应变式称重传感器的工作原理都基于一个经典的电路结构——惠斯通电桥(Wheatstone Bridge)。你可以将其想象成一个精密的“电路跷跷板”

  1. 激励电压(Excitation, 通常标记为 EXC+ 和 EXC-):这是给电桥供电的动力源(常见的直流电压如5V, 10V或交流电压)。它通常由称重显示仪表(变送器)提供。
  2. 信号输出(Signal Output, 通常标记为 SIG+ 和 SIG-):这是电桥失衡后产生的与载荷成正比的微小电压变化信号(通常在毫伏级),输出给显示仪表或放大器处理。
  3. 桥臂电阻:传感器内部的四个(或更多)精密应变电阻构成了电桥的四个臂。当传感器受力变形时,电阻值发生微小变化,打破电桥平衡,从而产生SIG+和SIG-之间的电压差。

接线,本质上就是为这个电桥提供正确的能量(激励)并准确采集它的“反应”(信号)。

二、关键接线端子识别与说明

标准称重传感器通常提供6根引线(或通过接线盒引出),颜色遵循通用国际规范,但以传感器本体标签印记和说明书为准是铁律!

  • 激励端:
  • EXC+ (激励正极): 常用颜色 。连接仪表/变送器的激励电压正输出端。
  • EXC- (激励负极): 常用颜色 。连接仪表/变送器的激励电压负输出端(或电源地)。
  • 信号端:
  • SIG+ (信号正极): 常用颜色 绿(或白)。连接仪表/变送器的信号正输入端。
  • SIG- (信号负极): 常用颜色 (或绿)。连接仪表/变送器的信号负输入端。
  • 传感端(用于长线补偿):
  • SENSE+ (传感正极): 常用颜色 。在*六线制*连接中,此线连接到仪表/变送器的传感正输入端(或与EXC+短接)。核心作用是补偿激励线缆上的电压降,提升测量精度
  • SENSE- (传感负极): 常用颜色 。在*六线制*连接中,此线连接到仪表/变送器的传感负输入端(或与EXC-短接)。作用同SENSE+。

三、两种主要的接线方式及其选择

根据仪表支持和应用需求,常用接线方式有两种:

  1. 四线制(基本型)
  • 连接方法: 仅使用EXC+、EXC-、SIG+、SIG-四根线。SENSE+和SENSE-不连接或悬空(需确认传感器和仪表允许)。
  • 特点:
  • 接线简单。
  • 精度受激励线缆长度和电阻影响较大。较长线缆(>10米)或较细导线会导致激励电压在传输过程中产生压降(IR Drop),使实际施加在传感器电桥上的电压低于仪表输出电压,导致测量值偏低
  • 适用于线缆较短(<10米)、精度要求相对不高、成本敏感的场景。
  1. 六线制(传感线补偿型,推荐首选)
  • 连接方法: 使用全部六根线:EXC+、EXC-、SIG+、SIG-、SENSE+、SENSE-。准确连接到仪表对应的SENSE+和SENSE-端子上。
  • 工作原理: 仪表通过SENSE+和SENSE-线直接测量施加在传感器电桥两端的实际电压(而非仪表输出端的电压)。仪表内部电路会动态调整其输出的激励电压大小,以确保实际施加在传感器电桥上的电压恒定不变。
  • 核心优势:
  • 有效消除激励线缆电阻造成的电压降影响。
  • 显著提高长距离传输下的称重精度和稳定性。
  • 线缆长度不再是限制因素(在合理范围内)。
  • 强烈建议: 只要仪表具备六线输入功能,无论线缆长短,优先采用六线制连接以获得最佳性能和稳定性。

四、接线实操的黄金法则与避坑指南

  1. 断电操作!安全第一: 连接或断开传感器线缆前,务必断开仪表/系统的电源。带电操作可能损坏传感器或仪表。
  2. 铭牌与手册为圣经: 在接线前,反复核对你所用传感器和仪表的接线图与端子定义。不同厂家的颜色代码可能略有差异(特别是在SIG+/-和SENSE+/-上),绝不能凭经验或猜测。
  3. 线缆连接牢固可靠:
  • 使用合格的接线端子和工具,确保芯线压接或螺丝紧固牢靠无松动。虚接是导致信号不稳(跳数)的最常见原因之一。
  • 屏蔽线处理得当:传感器线缆通常带有屏蔽层(金属编织网或铝箔)。
  • 仪表端:屏蔽层在仪表侧单点接地(通常连接仪表指定的屏蔽接地端子或机壳地)。严禁在传感器端接地或在两端都接地,避免形成“地环路”引入干扰。
  • 传感器端:包裹好绝缘胶带,确保屏蔽层不接触任何金属部分。
  1. 线缆质量与敷设:
  • 使用专用屏蔽称重传感器电缆,其抗干扰能力和机械强度有保障。
  • 避免与动力电缆(电机、变频器)平行长距离敷设。必须交叉时,尽量垂直相交。
  • 预留适当松弛度,避免因设备移动或振动拉紧线缆导致接头损坏。
  1. 初始检查:
  • 接线完成后,使用万用表测量
  • 检查EXC+与EXC-之间电阻(传感器输入阻抗,通常在350Ω或1000Ω左右,见说明书)。
  • 检查SIG+与SIG-之间电阻(输出阻抗,通常与输入阻抗接近)。偏差过大或开路短路,说明接线或传感器可能有问题。
  • 测量桥路(如EXC+到SIG+, EXC+到SIG-等)的对称性(专业操作需谨慎)。
  • 检查屏蔽层是否仅在仪表端良好接地。
  • 确认无短路(如EXC与SIG之间短路极其危险!)。
  1. 接线盒处理(多传感器系统):
  • 使用专用称重接线盒
  • 确保接线盒内各传感器线连接正确无误。
  • 仔细设置和调节接线盒中的电位器(如果用于调偏置和灵敏度),确保并联工作的传感器输出一致,这对秤体平衡至关重要。
  • 同样注意接线盒中屏蔽线的汇总与单点接地。

五、常见接线错误引发的稳定性问题

  • 激励正负接反(EXC+接EXC-): 导致信号极性反向,仪表读数显示负值或错误。纠正接线即可。 *
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