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[资料干货] 两点称重技术,网上搜不到的重点(三):单AD测量

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yyy71cj|  楼主 | 2022-5-11 09:27 | 显示全部楼层 |阅读模式
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一、多点称重
        用一个传感器称重,我们称之为单点称重。与单点称重相对的,自然就是多点称重了。多点称重,就是用多个传感器称重。它们可能是下面的样子(如图3-1):

22.jpg

图3-1 两个单点传感器组成的两点称重

        也可能是下面的样子(如图3-2):
1.jpg

图3-2 四个单点传感器组成的两点称重

        也有可能是你自己设计的样子。

二、两点称重
        我们这里只讨论两点称重。
        结构变了,力学关系就也变了。
        我们先看单点称重理想分析(如图3-3):

4.png

图3-3 单点称重力学分析

        从上面的分析可以看出,理想状态下,单点称重力学关系极其简单,这也是我们做单点称重时盲做容易的原因。
        下面我们再来分析一下两点称重的力学关系(如图3-4)。
5.png

图3-4 两点称重力学分析

        我们知道,从物理力学的角度看,要准确分析推导一个结果,还是比较难的,甚至还要用到导数微积分,这些,我早忘得二五加以八去了。但是,无论什么方式推导出一个公式,它都得符合一个规律,那就是当一个物体在某个方向处于静止状态时,这个方向的合力是0。有了这个盲分析依据,我们就可以用初中教科书的学问去做大学教科书的难题了。

        现在,我们诠释一下公式g = -(f31 + f32)的含义。
        去掉称重机构分摊自重,被称物体向下重力是两只传感器提供的支持力之和,但方向相反。这显然合理,不要说初中物理,连小学文化不要,我用脚趾头都知道这个道理。


三、两点称重的信号处理
        根据分析,我们知道,两点称重重量,其实就是两个传感器称出重量的一个叠加,这映射到信号处理上,显然应该映射成一种信号的叠加。 28.jpg

        前面的帖子我们就解剖过,这种传感器就是一个电阻。电阻在电路中的叠加有两种方式,一种是串叠加,一种是并叠加。无论哪种叠加,信号的变化都能反应到电压信号上。所以,如果我们不用公式,全凭感觉盲分析的话,这两种叠加都是可以的。
        有了这个理论基础,接下来就是实践。从实践的角度讲,显然是并线比较简单,只要把对应的先拧在一起就行了。串接得考虑很多拓扑问题……。当然,我就不废这个劲了,我喜欢怎么简单怎么来。
        不过,作为产品,你把线拧在一起,这可不太正宗。正宗的做法是,做一个接线HUB(如图3-5):

29.jpg

图3-5

        这样,装配时**就可以了(如图3-6):
30.jpg

图3-6


四、标定
        经过一通操作猛如虎,仔细一想原来程序还能走。这就简单了。上电,标定!
        标定……
        竟然发现,标0还算顺利,标20就不那么痛快了,过不去(如图3-7):

31.jpg

图3-7

        直觉感觉应该是接收的数据不太稳定,这得代码里看看…… 32.jpg
        看了一下,果然是数据不太稳定。不但数据不太稳定,而且还有一种白看了的感觉,因为debug时,我们看到的数据还并非实时数据。实际运行时,0.08秒取一次数据,debug时,都不知道多少秒看一下,这意义似乎不大。因此,看数据这操作,就罢了。
        经过反复实践发现,标20也并非一直标不过去,在某一个时间段,还是很容易过去的,但是在另一个时间段(比如过了下午5点),那就是死活也过不去。难道……?
        总归,数据不稳定,是现象。是什么导致了这个现象?难道是传感器自带生物钟?到了时间点就摆烂?这显然我不信。于是我就只有怀疑我这附近有一个定时发生的干扰源了。
        但是我没有证据,也无心恋战。所以这里我就把这个问题甩给坛友们去撸了,我只想也很想知道真相。
        为了绕过这个问题,我就在容易标过去的那个时间点完成标定。请大家原谅我对学科的不严谨态度。


五、称重
        标定完成,自然就是称重了。既是两点称重,就得多点检测一下称重的准确性。
        先看左侧称重(如图3-8):

33.jpg

图3-8

        嗯?19.99kg,貌似很准哪!这就意外了。再看右侧称重吧,我有一种不详的预感,这侧也差不多是准的(如图3-9):
34.jpg

图3-9

        嗯?20.01kg?果不其然哪!这莫不是开挂的节奏?准虽然是好事,但这并不是写本帖所要的结果。因为在此之前的大量证据表明,现在这种结果绝对是一个例外。既然意外了,我们还是将意外进行到底吧,最后验证一下中间称重(如图3-10):
35.jpg

图3-10

        20.00kg。这在意料之中,算不得悬念。在什么位置标定,在什么位置称重,当然是最准的。
        不过,这里,准确值并不是我想要给大家看的。按理,大概率事件应该是中间标定,中间标定点称重是准的,然后两端称重,一端偏轻,一端偏重,并且这个规律固定,不会出现某端时重时轻的情况。
        不过,称重时,能见到重量值±0.01的跳动,说明传感器信号的稳定性不是那么好,这也为标定时会出现标不过去的情况提供了一个真相。

六、纠偏
        既然这次撸帖没撸出不平衡的测试样,我就只有口述纠偏这个事了。
        两点称重的大概率情况,两端称重是不准的,会存在一端恒重、一端恒轻的情况,并且两端的误差绝对值并不相同。
        也就是说,两点称重,通常存在偏差。这是因为机械结构的非对称性、传感器固有参数的非对称性、装配导致的非对称性造成的。总之,就是因为相同的重量在两个传感器上产生了不同的测值,导致了简单地叠加计算出现了偏差。
        既然出现了偏差,就应该着手纠偏。纠偏也就从导致偏差的原因着手进行。
        1、选择刚性较好的受力支撑材料;
        2、提高机械加工工艺,生产出精度高的工件,例如孔位准确,孔垂直度高;
        3、尽量减少机械自重在两个传感器上的分摊偏差;
        4、选择固有参数尽量一致的传感器配对使用;
        如果,我是说如果,这四步能让你的两点称重秤获得较好准确性,下面的操作就不需要了。因为有些操作在生产上,是一种很痛苦的抉择。
        5、通过分别在两个传感器+EXE端各接一个电位器,来调节测值纠偏(如图3-11):

36.jpg

图3-11

        具体做法是,将标准砝码放一个传感器上,调节该传感器的电位器,达到一个理想值(譬如,等于砝码重),然后将标准砝码放另一个传感器上,调节该传感器的电位器,与前一个传感器理想值相同,然后再重复这个过程,直到砝码在两个传感器上都称出相同的值为止。
        这种电位器调信号平衡纠偏的方法很管用,甚至很多地磅上确实使用的是这种纠偏方法,但是,这个纠偏的过程很痛苦。如果批量生产,这种操作将会直接影响你的产量。然后就是,如果你调准了,你该如何保持这种状态?你或许会说,我可以把电位器的旋钮打上螺丝胶固定,这样貌似是一个不错的办法,但是,如果你的机械结构在运输途中出现了变化,你又将如何自处?所以很多秤就把电位器调节供能留给用户自己玩了。你看,这就是个技术瓶颈,你若不会玩,那就要学习了。然后这门技术,其实就是个**肋。
        当然,从生产的角度讲,谁也不敢保证自己做好了1、2、3、4后就解决问题的,所以5通常也难以省略。但是理论上,一个可靠的生产工艺,是可以做到省略5的。这就告诉我们,生产工艺是一个非常非常重要的知识产权,得重视!








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21小跑堂 打赏了 60.00 元 2022-05-11
理由:恭喜通过原创文章审核!请多多加油哦!

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21小跑堂 2022-5-11 14:54 回复TA
详细的结构分析和力学举证,详细介绍了两点称重中的细节处理,对两端称重可能出现的称重偏差也做了理论纠偏。 
天命风流| | 2022-5-12 09:52 | 显示全部楼层
牛X啊     

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