اصل کار شاخص های توزین

طیف گسترده ای از نشانگرهای کنترل وزن دیجیتال (اغلب به سادگی به عنوان نشانگرهای دیجیتال شناخته می شوند) وجود دارد. این دستگاه ها سیگنال های الکتریکی خروجی را توسط لودسل ها دریافت و پردازش می کنند. این سیگنال ها می توانند آنالوگ یا دیجیتال باشند که رایج ترین نوع آن ولتاژ آنالوگ از چند میلی ولت تا چند ده میلی ولت است. با توجه به اصول مدار، منبع تغذیه تحریک، توان عملیاتی را برای لودسل فراهم می‌کند و همزمان ولتاژ مرجع را برای واحد تبدیل A/D (آنالوگ به دیجیتال) تامین می‌کند. پایداری آن به طور کلی بهتر از 0.1٪ است. واحد تقویت معمولاً از یک پیکربندی تقویت‌کننده ابزار دقیق برای دریافت و تقویت سیگنال لودسل استفاده می‌کند که معمولاً بهره‌ای چند صد برابری ارائه می‌دهد. واحد فیلتر نویز الکتریکی را حذف می کند - چه از منابع خارجی وارد شده باشد و چه در داخل توسط خود تقویت کننده ایجاد شود. واحد تبدیل A/D سیگنال‌های آنالوگ را به داده‌های دیجیتال تبدیل می‌کند که معمولاً از وضوح 14 بیت یا بالاتر استفاده می‌کنند. نشانگرهای مدرن با دقت بالا اغلب از فناوری‌هایی مانند تبدیل Sigma-Delta (Σ-Δ) استفاده می‌کنند که به وضوح تا 24 بیت و نرخ تبدیل 10 تا 100 نمونه در ثانیه دست می‌یابد، با محدوده سیگنال ورودی معمولاً بین -2 mV و +19 mV. واحد پردازش داده حول یک ریزپردازنده متمرکز شده و توسط تراشه های جانبی پشتیبانی می شود. تحت کنترل برنامه، وظایفی مانند جمع آوری داده ها، محاسبه و ذخیره سازی را انجام می دهد و متعاقباً نتایج پردازش شده را به واسط های مناسب ارسال می کند. واحد نمایشگر مقدار وزن و وضعیت را با استفاده از ارقام، متن یا گرافیک نشان می دهد و می تواند از طریق رابط ها با دستگاه های خارجی ارتباط برقرار کند.

برای تسهیل تبادل و کنترل داده ها، نشانگرهای توزین معمولاً با رابط های ارتباطی مختلف مجهز می شوند. RS-232 یکی از رایج ترین رابط های سریال است. از یک پیکربندی سه سیمه متشکل از انتقال (TXD)، دریافت (RXD) و زمین (GND) استفاده می کند. سطوح منطقی نسبت به GND تعریف شده است (منطق 1: -3V تا -15V؛ منطق 0: +3V تا +15V). حداکثر فاصله انتقال تقریباً 15 متر و حداکثر سرعت داده در حدود 20 کیلوبایت بر ثانیه را پشتیبانی می کند که در درجه اول برای ارتباط نقطه به نقطه مناسب است. نشانگرهای توزین صنعتی مدرن به طور گسترده از رابط های گذرگاهی یا شبکه مانند RS-485، PROFINET، EtherNet/IP، EtherCAT و Modbus RTU و همچنین پروتکل های تبادل اطلاعات سیستم فناوری اطلاعات مانند OPC UA و JSON REST API پشتیبانی می کنند و امکان ادغام با دستگاه های خارجی - مانند PLC ها و رایانه ها - و پیکربندی از راه دور را فراهم می کنند.

تحت کنترل برنامه، واحد پردازش داده (ریزپردازنده) نه تنها جمع آوری، محاسبه و ذخیره داده های اولیه را انجام می دهد، بلکه عملکردهایی مانند تنظیم خودکار صفر، ردیابی صفر، فیلتر دیجیتال، تصحیح غیر خطی، نگهداری اوج و کنترل نقطه تنظیم را نیز اجرا می کند. نرم افزار می تواند ویژگی های وزن را شبیه سازی کند - مانند ارتعاش و نوسانات در مقیاس خالی - برای بهینه سازی عملکرد. مطابق با استاندارد ملی GB/T 7724-2023 "ابزارهای توزین الکترونیکی"، نشانگرهای توزین باید دارای مصونیت تداخلی باشند. هنگامی که در معرض اختلالاتی مانند تخلیه الکترواستاتیک، افت ولتاژ یا نوسانات قرار می گیرد، تغییر در مقدار نشان داده شده نباید از یک بازه مقیاس تجاوز کند، یا دستگاه باید بتواند خطاهای قابل توجهی را تشخیص دهد و مطابق با آن پاسخ دهد.