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地磅中接線盒的標準化
本文較為詳細地介紹了由應變式傳感器組成的地磅中所使用接線盒而 構成的并聯融合電路，并進步定性、定量的理論分析、演繹而給出電路函數表達式、元器 件的選用條件及公式等內容，可為制定接線盒標準化提先前的、價值性的依據。
二十世紀八十年代前為克服電子地磅中的角 誤差現象，主要方法就是依靠接線盒中串接在傳 感器電源激勵端的電位器來達到調整偏載的胳 稱“調壓法”,中期市場上又出現了通過改變傳 感器靈敏度的大小來實現修正偏載的新方法簡 稱“靈敏度調節法”。至今，這兩種方法均為接 線盒的主要核心技術。
在由電阻應變片式的傳感器以下簡稱“傳 感器”而構成的電子地磅中，接線盒是* 且非常重要的個調整裝置。對于調壓法的技術 已有很多文獻作了介紹，其主要特點就是線路非 常簡單、成本超低，基本可以滿足商用秤的要求， 但溫度對電位器的影響會使接線盒給地磅帶來 5ppm/^C~ 7ppm /c的線性溫度漂移，這個誤差是 不可忽略的。而靈敏度調節法除線路上稍微繁鎖 外，該技術不但*可以彌補調壓法的不足之處，同時還具備些的優點。
1.并聯融合電路
目前由多個傳感器組成的地磅，接線盒 的接線電路都是采用相同信號成并聯的方式而構 成，也就是把所有的傳感器相對應的電源線、信 號線按邏輯符號分別接在起，如圖1所示。 組傳感器的各自輸出經調整后以并聯的形式將輸 出信號疊加起來而形成個總輸出電壓信號的電 路稱為并聯融合電路。該電路由兩部分組成，即 調節電路和保護電路。
1.1融合電路的輸出U0
依據戴維南定理可把傳感器電路等效為電動 勢為E內阻為R。的電壓源電路。這樣便可得出圖 1所示電路圖的等效電路，如圖2所示，圖中% 為支路阻抗函數，即aR=f(R)。當電子地磅使用了 n個傳感器時，根據模擬電子技術電路原理可得出并聯融合電路的輸出表達式
在秤體就位后，因現場條件、人員及安裝技 術、地基基礎、秤臺制造、傳感器靈敏度的分散 性等原因而造成角誤差現象，當確定了該調節電 路的激勵電壓EX值和傳感器的額定載荷PF值后， 便可通過調節接線盒中的各電位器來改變相應角 的傳感器靈敏度大小，而使得施加同載荷在秤 臺任處都具有相同的顯示值。
式中：ei—第i個傳感器的靈敏度;
Wi——第i個傳感器實際承受的載荷。
1.2調節
在惠斯頓電橋以下簡稱“電橋”的輸出端 并聯純電阻電路便構成個可變的惠斯頓電橋 電路以下簡稱“電橋電路”。以圖1中某支 路為例，其電橋電路為abcd回路。因可變電位器 可改變電橋電路輸出信號的大小，這樣必然也就 改變了傳感器的靈敏度。所以電橋電路是具有調 節傳感器靈敏度功能的，電橋電路abcd回路也就 稱為靈敏度調節電路以下簡稱“調節電路”。應 用模擬電子技術電路ra知識可得出調節電路輸出式：
上式公式中舍去了高次項AR2。EX • (AR/R)是電橋的輸出式。RW/(RW+R) <1。可以 看出：電橋電路的輸出實際上就是電橋輸出乘以 小于1的系數，且恒定小于電橋的輸出;再有， 當溫度引起Rw阻值變化了 ±Rt時収討論電位器 支路，因為傳感器的輸出阻抗R。是做過溫度補償 的，不會隨溫度變化而改孌,Rw/ (Rw+R)表達式 改變為：
這里，Rt/Ro、R/l+Rt+R)表達式的值都很小, 可以忽略不計而舍去。
從上式表達式演變過程可以看出，溫度對調 節電路的影響幾乎可以不考慮(30°C?+60°C環 境溫度下。此外，公式3中因含有非線性因 子1/Rw,所以在調試時是做不到線性調試的，即 每調圈，靈敏度改變幅度都相同，變化曲線如 圖 3 所示。
1.3保護
保護電路僅由兩個Rg/2電阻串聯組成，并可 以實現支路阻抗隔離和支路傳感器抗偏功能。
1.3.1隔離
在圖1中，假設每個支路上沒有串接兩個Rg/2 電阻，這時對任_支路的靈敏度進行調節的同時 其他所有支路的靈敏度輸出都會發生改變，即支 路之間阻抗發生了相互干擾的，在這種情況下是 無法進行偏載修正的。為了使支路間的調節電路 不會產生相互影響現象，而在每個支路上串接兩 個足夠大的電阻Rg/2,以保證未調節支路阻抗不 變，這就叫隔離。
做出隔離原理圖，如圖4所示。圖中，先假 設有_已知傳感器A, Us為該傳感器的電動勢 狺號輸出,(^是它的輸出阻抗，該支路稱為A 支路;然后再做個帶有調節電路(B)和保護 電路的傳感器B,它的輸出阻抗為R。，所 在支路為B支路。當A支路單存在時，在該支 路b、c兩端可測得支路阻抗Rbe=%s。然后先把保 護電路fR截路，再做B支路與A支路并聯連 接,這時在b、c兩端測得的阻抗Rk=RK//R。//^這 樣的個結果，這便說明B支路影響了 A支路， 支路間產生了相互干擾;如果恢復了保護電路 (U的串接，再做b、c兩點阻抗值測試，可得如 下結果：
這個結果告訴我們，如果在支路上串接個 足夠大的電阻Rg后，該支路阻抗便獲得了電阻Rg 的保護而與外界近似隔，支路之間由于Rg 的存在產生了相互隔離，而導致支路阻抗間無干 擾現象，因而電阻Rg稱作隔離電阻。
該式表明：當并聯融合電路各支路參數確定 后，支路保護電阻VRg的值便決定了融合電路輸出 Uo的大小，每個支路中的保護電阻Rg的精度便決 定了支路輸出誤差的大小，也就決定了融合電路 輸出U。的離散性程度。實驗表明，如果保護電阻 Rg的公差控制在0.01%時，幾個受載不均勻的傳感 器平均的誤差小于0.05% ,從而使得支路輸出之間 信號值更加靠近，這樣電阻Rg有助于改善偏載現 象的效應就叫抗偏功能。
2.量化設計融合電路參數
不同的地磅所使用的傳感器數量、型號 是有很大差別的，而傳感器的輸出阻抗因傳感器 彈性體結構不同而不同，這樣對融合電路參數的 確定很難有個標準可依。正因為這個原因，目 前市場上所用的接線盒良莠不齊，讓人感覺不好 用。影響接線盒使用效果的原因只有兩個，是 保護電阻Rg大小的選取，再者就是調節電位器Rw 量程及增益電阻R Z大小的確定。
2.1保護電阻Rg選取
已經知道，足夠大的保護電阻Rg具有隔離、 抗偏的雙重功能，但不知道足夠大到什么程度、 取值范圍及取值標準。
仍以圖4為例。當A支路單存在時，b、c 兩端信號輸出Ubc=Us。但當B支路與A支路并聯后b、c兩端信號輸出變為：
2.2調節電位器Rw的選取 調節電路實質就是通過改變電位器的阻值而 引起電橋電路輸出阻抗(^值的變化，進而Rbc端 電壓Ubt也會隨同改變而達到調節目的。資料考證 已詳細介紹了輸出阻抗Rbt、并給出數學表達式：
比較8與9兩式可知，輸出阻抗Rbc和 輸出信號Ub。這兩個表達式中都含有非線性因子 1/Rw,而且表達式的結構形式也相同，通過理論計 算與實驗數據證明，可把調節曲線分為三個區域。
敏感調整區，這時定義RA7R。威8R。)。該段 曲線前段部分上升的快，不利于調整操作;后半 部分雖然上升的較為慢了點，但曲線變化率很大、 調整起來是很靈敏的、數據不穩定。所以基本上 不在該區域做調節工作的。如果用個固定電阻 Rz取代定義的Rw«7R。威8R。)值，這樣調節曲線不 但固定了起始點，而且可防止調整短路現象出現。 因此將電阻Rz叫作增益電阻。
有效調整區，這時定義R2
微調整區，這時定義圪>30私。這段曲線 變化非常緩慢，調整效果甚微。
在選擇電位器時應選擇精密多圈式規格的， 這樣可使調節起來更為細膩。
3.接線盒的溫度性能
溫度對接線盒的影響力是大的，接線盒溫度 性能的好壞直接影響著電子衡器的準確性。通俗地 講，當_臺秤的顯示值變化不超過個小刻度值 卸個分度3時，我們就認為“準”，這樣就可 以把該d定義為設備誤差威稱標準誤差值，即 5E=d。先約定，8D表示為設計誤差、8t表示為 電路誤差。溫度是隨機性的，而引起的變量就是屬 于隨機變量的。根據統計學知識可知，如果5^知 時，則有&=0.675fi。因而可求得電路誤差表達式：
這便是所要求的接線盒的溫度性能。S,值也可以看成是接線盒的溫度系數。在1.2小節中已經得知，當溫度引起Rw阻值變化了土R,時，溫度對調節電路的影響幾乎可以不考慮( 30C?+60C環
境溫度下)結論，同時接線盒又是純電阻裝置， 這樣St值便可看成是保護電阻Rg的溫度系數了。
4.結論
所述的接線盒內容已經過數(十)年的、多種 環境的、不同人員的使用，非常客觀地反映出調 節快捷而靈活方便、性能穩定且抗干擾強，更重 要的是溫度變化對他的影響幾乎達到免考慮的程 度。凡從事地磅設計、調試的相關人員可參 照文中內容，這樣會更好的幫助你確定參數值， 使得接線盒更好用。